РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

ИНСТИТУТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН

УТВЕРЖДАЮ

Директор ИВТ СО РАН

академик _ Ю.И. Шокин (подпись) "_" _ 2010 г.

ГОДОВОЙ ОТЧЕТ

ПО НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОМУ ПРОЕКТУ №32.1.3.

Название проекта: «Разработка вычислительных алгоритмов, системных решений и программного обеспечения для математического моделирования на высокопроизводительных вычислительных комплексах»

Приоритетное направление IV.32. «Архитектура, системные решения, программное обеспечение и информационная безопасность информационновычислительных комплексов и сетей новых поколений. Системное программирование»

Программа IV.32.1 СО РАН. «Архитектура, информационная безопасность, системные решения и программное обеспечение информационновычислительных систем новых поколений»

Координаторы: чл.-к. РАН В.Г. Хорошевский, чл.-к. РАН В.В. Шайдуров Руководитель проекта: д.ф.-м.н. М.П. Федорук.

Срок выполнения проекта: 2010г.-2012г Новосибирск — Исполнители проекта:

указать названия лабораторий и их руководителей список исполнителей Лаборатория вычислительных технологий, зав. лабораторией д.ф.-м.н. Федорук М.П.

зам. дир Федорук М.П., д.ф.-м.н.

5.

зав. лаб. Захаров Ю.Н., д.ф.-м.н.

5.

г.н.с. Рычков А.Д., д.т.н.

5.

г.н.с. Дудникова Г.И., д.ф.-м.н.

5.

в.н.с. Афанасьев К.Е., д.ф.-м.н.

5.

с.н.с. Шурина Э.П., д.т.н.

5.

с.н.с. Жуков В.П., д.ф.-м.н.

5.

с.н.с. Медведев С.Б., д.ф.-м.н.

5.

с.н.с. Мороков Ю.Н., д.ф.-м.н.

5.

с.н.с. Григорьева И.В., к.ф.-м.н.

5.

с.н.с. Иткина Н.Б., к.т.н.

5.

с.н.с. Лебедев А.С., к.ф.-м.н.

5.

с.н.с. Паасонен В.И., к.ф.-м.н.

5.

с.н.с. Лисейкина Т.В., к.ф.-м.н.

5.

н.с. Штырина О.В., к.ф.-м.н.

5.

н.с. Шваб И.В., к.т.н.

5.

м.н.с. Чубаров Д.Л.

5.

м.н.с. Прокопьева Л.Ю.

5.

м.н.с. Скидин А.С.

5.

Редюк А.А., аспирант 5.

Беднякова А.Е., аспирант 5.

Яруткина И.А., аспирант 5.

1. Расчёты загрязнения земной поверхности остатками ракетного топлива, с.н.с, д.ф.-м.н. Мороков Ю.Н.

Проведены расчёты загрязнения земной поверхности остатками ракетного топлива (НДМГ - несимметричный диметилгидразин), выдавливаемого из баков первой ступени ракеты-носителя "Протон-М" после отделения ступени на высоте около 42000 метров. Расчёты были проведены для конкретного пуска РН "ПротонМ" с американским телекоммуникационным спутником “EchoStar-14” на борту, состоявшимся 20 марта 2010 года (в 21 ч. 26 м. 57 с. по московскому времени).

Расчёты были проведены по заказу представителей Роскосмоса во взаимодействии с ГНЦ ВБ "Вектор" (Новосибирск) и Гидрометцентром России.

Использовалась динамическая модификация разработанной нами ранее модели, которая уже применялась для моделирования аналогичных задач в 2004годах. В этом модифицированном варианте капли топлива падают не с квазиравновесными скоростями, как в предыдущих расчётах, а в явном виде рассчитываются ускорения капель относительно воздуха. Модель также обобщена на случай падения окислителя - азотного тетроксида (АТ). В последнем случае точность модели ограничена недостатком имеющихся экспериментальных физикохимических данных для АТ.

На рисунке 1 представлены три семейства изолиний распределения поверхностной плотности НДМГ, достигшего земной поверхности в жидкой фазе.

Числа 14, 16 на рисунке соответствуют прогнозу метеоданных на 20 марта 2010 г., рассчитанным в Гидрометцентре, соответственно, 14 и 16 марта. Число соответствует метеоданным, восстановленным по метеонаблюдениям за 20 марта.

Рис. 1. Три семейства изолиний распределения поверхностной плотности НДМГ, достигшего земной поверхности в жидкой фазе. Числа 14, 16 соответствуют прогнозу метеоданных на 20 марта 2010 г., рассчитанным в Гидрометцентре, соответственно, 14 и 16 марта. Число 20 соответствует метеоданным, восстановленным по метеонаблюдениям 20 марта.

2. Моделирование локальных упругих деформаций в системе Ge/Si, с.н.с, д.ф.-м.н. Мороков Ю.Н.

Разработана программа для численного нахождения решения вариационной задачи по оптимизации структуры трёхмерных сеток на основе метода сопряжённых градиентов. Программа применима как для оптимизации структуры адаптивных трёхмерных сеток при численном решении трёхмерных задач сплошной среды, так и для деформационной релаксации атомарных структур физики твёрдого тела.

Эту программу удалось эффективно применить также для задачи нахождения релаксированных напряжённых структур в системе квантовых точек германия в кремнии. В качестве сеточного функционала использован потенциал Китинга.

Оптимизированные координаты кластеров содержащих порядка трёх миллионов узлов использованы для нахождения компонент тензора деформации во всех узлах тетрагональной сетки.

Были проведены расчёты для нескольких десятков структур квантовых точек.

Потенциал Китинга позволяет записать полную энергию деформации сетки в виде суммы вкладов отдельных узлов. На рисунке 2 представлено рассчитанное распределение плотности энергии деформации в кремнии для системы из двух германиевых пирамидок в кремниевом окружении, каждую из которых можно рассматривать, как квантовую точку, способную локализовать электроны или дырки. Каждая из пирамидок выращивается на германиевом смачивающем слое (в данном случае толщиной в 5 атомарных слоёв).

Из рис. 2 видно, что деформационные поля пирамидок перекрываются.

Степень перекрывания, и, соответственно, степень взаимодействия между пирамидками возрастает с уменьшением расстояния между пирамидками. В свою очередь, деформационное поле, характеризуемое тензором деформации, влияет на возможность формирования квантовых состояний для электронов и дырок, локализованных на квантовых точках.

Рисунок 2. Распределение плотности энергии деформации в центральном сечении (y=0) системы, состоящей из двух пирамидок с расстоянием между 5. Математическое моделирование нелинейных режимов генерации в волоконных лазерах с дисперсионным управлением на высокопроизводительных вычислительных комплексах, зам. дир. д.фм.н. Федорук, н.с. к.ф.-м.н. Штырина О.В., аспирант Яруткина И.А.

Представлено численное моделирование фемтосекундного волоконного лазера с пассивной синхронизацией мод на основе насыщающегося поглотителя (рис.3).

Численное моделирование позволило определить устойчивый режим одноимпульсной генерации, наилучшим образом согласующийся с экспериментальными данными, в двухпараметрическом пространстве, включающем ненасыщаемые потери и параметр усиления сигнала в резонаторе. Режим, наиболее согласующийся с экспериментами, получается при ненасыщенных потерях 11%. На рис. 4 представлены распределение автокорреляционной функции по времени для различных точек вывода сигнала из резонатора. В качестве выводного волокна использовался Flexcore fiber с фиксированными длинами соответственно 1.2 м, 4.5 м и 1.3 м на выходах 1, 2, 3.

Рис. 4. Автокоррялиционная функция оптического сигнала на выходах из лазерного Численно исследованы условия генерации устойчивых одноимпульсных режимов, и показано, что режим претерпевает медленные изменения своих характеристик с периодичностью в несколько десятков времен обхода. Изучение динамики параметров импульса вдоль резонатора показывает, что в случае сильного дисперсионного управления можно добиться минимизации ширины выходного импульса за счет оптимизации размещения выводного зеркала в каверне.

Исследована возможность компрессии оптических импульсов. Показано, что для компрессии импульсов необходимо использовать световоды разных типов: импульсы, полученные на выходах 1 и 3 могут быть сжаты только оптоволокнами с аномальной дисперсией (фотонно-кристаллический световод), а компрессия оптических импульсов с выхода 2 происходит в волокне с нормальной дисперсией (flexcore волокно). Параметры сжатых импульсов следующие, выход №1 – 0.19ps, 76W; №2 – 0.32ps, 21W; №3 – 0.079ps, 689W, что также хорошо согласуется с экспериментальными данными.

5. Математическое моделирование процессов взаимодейстаия лазерных фемтосекундных импульсов с плазмой на основе численного решения системы уравнений Власова-Максвелла, г.н.с., д.ф-м.н. Дудникова Г.И., Проведено моделирование процесса взаимодействия лазерного излучения с тонкой фольгой, состоящей из электронов и разного сорта ионов; рассмотрены режимы радиационного ускорения и развития неустойчивости Релей-Тейлора для различных значений амплитуды лазерного импульса, его поляризации, плотности и состава фольги. Серия расчетов позволила найти режимы оптимальных значений данных параметров для уменьшения разброса в энергетическом спектре ускоренных ионов. Полученные оценки могут быть использованы при проведении экспериментов по ускорению ионов в лазерной плазме. Получена зависимость энергии ускоренных протонов и степени моноэнергетичности протонного пучка от интенсивности лазерного импульса. Исследовано влияние краевых эффектов конечного поперечного размера фольги на спектральные энергетические характеристики генерируемых ионных пучков. Показано, что боковой разлет фольги уменьшает долю протонов в моноэнергетическом пике и приводит к уширению функции распределения.

Рис.5. Изолинии плотностей электронной и ионной (С4+) компонент плазмы в Выполнено численное моделирование генерации, наблюдавшихся в экспериментах и обнаруженных методом протонной радиографии, медленно эволюционирующих регулярных пространственных структур при прохождении мощного лазерного импульса интенсивностью 10 Вт/см 2 пикосекундной длительности через струю ионизованного гелия. Моделирование позволило понять природу и геометрию электромагнитных полей, ответственных за генерацию подобных структур. Результаты расчетов показали, что помимо свойств, типичных для солитонов (как, например, захват ими электромагнитного излучения и пространственная локализация) эти структуры также сопровождаются вихревыми токами, что приводит к образованию областей квазистатического магнитного поля, похожего по структуре на типичный магнитный дипольный вихрь.

5. Математическое моделирование физических основ космического плазменного двигателя, н.с., к.ф.-м.н. Шваб И.В.

Для исследования способности плазменного сопла повышать аксиальный импульс потока плазмы, предложена двухмерная математическая модель магнитного сопла, основанная на решении полной системы уравнений Власова-Максвелла. Метод решения основан на использовании метода частиц в ячейках и конечно-разностных схем расщепления для решения уравнений Максвелла.

Выполнена серия тестовых расчетов. Главной задачей моделирования является воспроизведение эффекта отделения плазменной струи от магнитных силовых линий. Из полученных расчетов можно сделать вывод, что предложенные модели адекватно описывают динамику плазмы в неоднородном магнитном поле. Это делает ее приемлемыми для проведения дальнейшего исследования всех параметров такого взаимодействия и получения критерия отрыва плазмы.

На рис.6 представлена распределение плотности частиц в момент времени 1,4 мкс., из которого можно видеть, что форма плазмы изменяется, следуя силовым линиям магнитного поля.

Рис. 6. Плотность распределения частиц в Рис.7. Альвеновская скорость частиц в момент времени t=1.4мкс0 момент времени t=1.4мкс 7. Математическое моделирование задач нанофотоники на основе нестационарных уравнений Максвелла, зам. дир., д.ф.-м.н. Федорук М.П., м.н.с. Прокопьева Л.Ю., с.н.с., к.ф.-м.н. Лебедев А.С.

1. Проведено моделирование оптической черной дыры (ОЧД) на основе метода конечных объемов решения нестационарных уравнений Максвелла на неструктурированных сетках. Пример расчета амплитуды поля показан на рисунке 8.

2. Выполнено моделирование ОЧД с использованием аналитической теории Ми. Пример расчета амплитуды поля для разных углов падения гауссова пучка показан на рисунке Рис. 9. Расчет амплитуды поля в ОЧД при падении пучка Гаусса: (а) мимо ОЧД (b) под 3. Проведен анализ слоистой ОЧД, в которой каждый слой имеет постоянную диэлектрическую проницаемость и может быть изготовлен с использованием современных метаматериалов. Расчеты показывают, что, начиная с 17 слоев, эффективность поглощения прибора превышает 94%. Примеры расчетов амплитуды поля для разного числа слоев (l) приведены на рисунке 10.

Рис. 10. Расчет амплитуды поля в ОЧД при падении плоской волны и разном числе Получена аналитическая оценка эффективности ОЧД для случая ТМ поляризации.

7. Математическое моделирование оптических линий связи на основе спектрально эффективных методов модуляции оптического сигнала на высокопроизводительных вычислительных комплексах, зам. дир., д.ф.м.н. Федорук М.П., н.с., к.ф.-м.н. Штырина О.В., м.н.с. Скидин А.С., аспирант Редюк А.А.

Выполнено численное моделирование оптических линий связи на основе форматов двухуровневой фазовой модуляции (BPSK и DBPSK) и четырехуровневой фазовой модуляции (QPSK). Работа приемника апробирована на модельной задаче, когда искажение оптического сигнала является следствием добавления аддитивного белого гауссова шума, а искажения, вносимые оптическим каналом, не учитываются. Проведены численные расчеты распространения оптического сигнала по оптоволокну в линейном и нелинейном режимах. Получены кривые зависимости коэффициента битовой ошибки (Bit Error Rate) от отношения сигнал-шум для форматов OOK, BPSK и QPSK.

Ввиду необходимости использования сверхдлинных битовых последовательностей для накопления статистики сигналов, особую важность приобретает возможность использования ресурсов ИВЦ НГУ. Один типичный численный расчет, как правило, состоит из 50 запусков программы с разными начальными битовыми последовательностями, каждый из которых длится до 15 часов. Имея возможность задействовать 50 и более процессоров одновременно, скорость работы с использованием кластера возрастает в десятки раз по сравнению с работой на персональном компьютере.

На рисунке 11 приведены результаты расчетов в нелинейном режиме. В этом случае искажение сигнала является следствием аддитивного гауссова шума и значительной нелинейности среды. В данном случае наиболее ошибкоустойчивым оказывается формат BPSK, а самым худшим является формат OOK.

Рис.11: Зависимость BER от отношения сигнал-шум после распространения 8. Численное моделирование и оптимизация выходных характеристик волоконного ВКР-лазера, зам. дир., д.ф.-м.н. Федорук М.П., аспирант 1. Выполнено численное моделирование генерации сигнала в волоконном ВКРлазере. на основе двух моделей: квазимонохроматической модели и модели распространения сигнала в нелинейной среде с дисперсией. Продемонстрировано хорошее согласие численных результатов с экспериментом для модели 2. Выполнен анализ спектральных характеристик излучения. Анализ спектральных характеристик демонстрирует, что уширение спектра излучения, следствием которого является обтекание брэгговских решёток, образующих лазерный резонатор, приводит к уменьшению выходной мощности лазера.

3. Проведена оптимизация параметров резонатора для различных лазерных Output power (W) 9. Разработка параллельных алгоритмов для численного моделирования процессов, протекающих при работе импульсной аэрозольной системы пожаротушения (ИАСП), г.н.с., д.ф.-м.н. Рычков А.Д.

Проведено численное моделирование работы устройства порошкового пожаротушения с помощью разработанного параллельного алгоритма, реализованного на кластерной вычислительной системе. На основе имитационного моделирования функционирования распределенной кластерной вычислительной системе получены оценки ее основных характеристик, позволяющие оценить эффективность ее работы на произвольном потоке задач с параллельными ветвями.

Разработаны три варианта параллельного алгоритма. Первый из них использовал только систему MPI для организации обменов между вычислительными узлами. Второй алгоритм использовал только систему OpenMP без организации обменов между полосами, т.е.

решение задачи проводилось на одном вычислительном узле, а вычисления в каждой подобласти проводились на своем ядре узла. Третий алгоритм являлся гибридным.

Расчеты проводились на кластерной системе DL580G2 (ИВЦ Новосибирского госуниверситета), каждый из узлов которой имел восемь ядер.

Значения коэффициента ускорения для этих трех алгоритмов приведены на рис.15. Видно, что наилучший результат дает второй алгоритм, поскольку в нем отсутствуют межпроцессорные обмены. Первый алгоритм обеспечивает наибольшее ускорение при использовании шести узлов. Третий (гибридный) алгоритм обладает лишь небольшим преимуществом перед первым, поскольку скорость межпроцессорных обменов в MPI сравнительно невысока.

Разработан параллельный алгоритм для имитационного моделирования функционирования многопроцессорной вычислительной пространственнораспределенной вычислительной системы (РВС). На основе имитационного моделирования получены статистические оценки основных характеристик РВС, в том числе оценки пропускной способности системы на заданном промежутке времени с различными каналами связи, на задачах с различным числом параллельных ветвей и ряд других характеристик.

10.Разработка высокоточных компактных разностных схем для решения задач математической физики, с.н.с, к.ф.-м.н. Паасонен В.И.

Разработаны разностные методы четвертого порядка точности для численного решения краевых задач для уравнения теплопроводности в неоднородных областях. Основу метода составляли компактные схемы внутри однородных подобластей и многоточечные аппроксимации потоков на границах раздела сред и на внешних границах. Наиболее просто алгоритм формулировался для областей слоистой структуры, не имеющих проблемных особых узлов сетки – узлов сопряжения более двух материалов, уступов однородных подобластей, изломов внешней границы, узлов сопряжения материалов на внешней границе.

Построены специальные высокоточные формулы для расчета решения в этих особых узлах, и таким образом методика была распространена на области более общего вида, приводящиеся к областям клетчатой структуры путем продолжения всех внутренних границ раздела сред. Построенные алгоритмы допускают как обычную, так и эквивалентную параллельную реализацию.

Проведено исследования возможности распространения метода также и на гиперболические уравнения второго порядка в кусочно-однородных областях клетчатой структуры. В качестве примера взято волновое уравнение, для него построены высокоточные формулы замыкания алгоритма для вычисления решения в особых узлах – угловых точках клеток. Показана сходимость с четвертым порядком относительно шагов сетки как по пространственным переменным, так и по времени.

Теоретические выводы относительно технологии расчета краевых задач для уравнений второго порядка в кусочно-однородных средах проверялись на ряде тестов путем проведения численных экспериментов. Для этого внутри однородных подобластей использовались компактные схемы четвертого порядка точности, на границах раздела сред применялись 5-точечные разностные аналоги потоков, а в особых узлах – специальные формулы замыкания. Расчеты показали, что практически наблюдаемый порядок сходимости соответствует теоретическим положениям.

Построена разностная схема повышенного порядка точности для скалярного уравнения нелинейного Шредингера.

11.Законы сохранения для уравнений гидродинамического типа, с.н.с., д.ф.-м.н. Медведев С.Б.

Уравнения гидродинамики хорошо изучены с помощью групповых методов и найдены списки законов сохранения. Кроме того разработаны общие подходы к построению законов сохранения эволюционных уравнений, однако конкретные вычисления представляют достаточно сложную вычислительную задачу. Во всех перечисленных работах гидродинамические уравнения с внешней силой не рассматривались, поскольку учет внешних сил значительно усложняет задачу нахождения законов сохранения. В приложениях часто возникает необходимость учета внешних сил и исследование вопроса, как эти силы влияют на законы сохранения. В результате были найдены условия, которым должна удовлетворять внешняя сила, чтобы имелись законы сохранения нулевого порядка, и найдены такие условия для одномерных уравнений.

12. Разработка векторного метода конечных элементов для решения трехмерных уравнений Максвелла, в.н.с., д.т.н. Шурина Э.П.

Произведен сравнительный анализ двух вычислительных схем, построенных на базе векторного метода конечных элементов (ВМКЭ) и ориентированных на решение трехмерных задач. Для системы уравнений Максвелла во временной области были построены смешанная векторная и модифицированная смешанная векторная вариационные формулировки. Аппроксимация системы уравнений Максвелла базируется на формулировке в терминах естественных переменных (напряженность электрического поля и вектор магнитной индукции). Проведен ряд численных экспериментов по моделированию распространения электромагнитной волны с импульсной и гармонической зависимостью от времени в составной диэлектрической области и волноводах прямоугольного сечения. На примере численного решения модельных задач установлено, что вычислительная схема построенная на базе модифицированной смешанной векторной вариационной формулировки не уступает, а во многих случаях превосходит по своей эффективности (общее время решения задачи, затраты памяти) схему на базе смешанной векторной вариационной формулировки.

13.Расчет энергетического спектра дырок в системе с квантовыми точками, с.н.с., д.ф.-м.н. Жуков В.П.

Рассмотрена задача вычисления энергетического спектра дырок в системе с квантовыми точками в рамках 6-зонной kp модели. Эта модель хорошо зарекомендовала себя для объемных материалов. Однако проблемы возникают при решении задач по нахождению энергетического спектра для двумерных структур: гетеропереходов и сверхрешеток. Для таких систем основным свойством является резкое изменение в пространстве материальных параметров, важнейшим из которых является эффективная масса. В этом случае важным является вопрос о выборе граничных условий (ГУ) на гетерогранице. В случае квантовых точек дело усугубляется тем, что возникает несколько гетерограниц со сложной геометрией и разной симметрией и часто подход выработанный для одной гетерограницы или системы идентичных повторяющихся гетерограниц оказывается несправедливым в общем случае.

Таким образом, стоит задача нахождения граничных условий, обладающих следующими свойствами: сохранение потока на гетерогранице, произвольная ориентации гетерограницы, отсутствие паразитных состояний, формулировка граничных условий в виде дифференциальных уравнений.

Предложены граничные условия, обладающими этими свойствами, для 6-зонной kp модели. При этом вводится только один свободный параметр µ, являющейся характеристикой гетероперехода.

На примере вычисления энергетического спектра дырки в квантовой точке Ge/Si показано, что при определенных значениях параметра µ задача нахождения основного состояния оказывается некорректной – возникают сильно осциллирующие интерфейсные состояние, заполняющие всю запрещённую зону. Определён диапазон значений µ, в котором задача является корректной. Показано, что «стандартные» граничные условия соответствуют значению µ = 0.5 и для большинства гетеропар приводят к нефизическому решению. На рис. 1 показана плотность вероятности (распределние 2 ) в плоскости, проходящей через основание пирамиды в случае германиевой квантовой точки пирамидальной формы и µ соответствующем физическому диапазону. Разработан конечно-разностный код, позволяющий вычислять волновую функцию и энергию основного состояния при различных µ.

Рис. 1. Плотность вероятности (распределние 2 ) в плоскости, монографий, изданных при участии сотрудников лаборатории с указанием опубликованных в 2010 г. и принятых к печати работ в рецензируемых 1. Афанасьев К.Е., Трофимов С.Н. Анализ помех отражения в неоднородных многопроводных линиях передачи сигналов, Вычислительные технологии, 2010, Т. 15, №3, С. 13-31.

2. Афанасьев К.Е., Гудов А.М., Попов А.Ю. Организационно-методические и технологические основы информационного обеспечения учебного процесса в условиях регионального университетского комплекса, Открытое и дистанционное образование, 2010, №1 (37), С. 5-10.

3. Жуков В.П., Федорук М.П., Конечно-разностный метод для вычисления основного состояния наноструктур в шестизонном k p приближении, Вычислительные технологии, 2010, Т.15, № 6, С. 57-75.

4. Ичетовкин Д.А., Паасонен В.И. Численное исследование независимой аппроксимации граничных условий на решениях с разрывами производных, Вычислительные технологии, 2010, Т. 15, № 1. С. 77-84.

5. Ичетовкин Д.А., Паасонен В.И. Численное исследование высокоточных схем в областях клетчатой структуры, Вычислительные технологии, 2010, Т. 15, № 6, С.81-87.

6. А.С.Лебедев. Построение неструктурированных треугольных сеток с почти правильными ячейками. // Журнал Вычислительные Технологии, Том 15, N 1, 2010, с.85-97.

7. Медведев С.Б. Законы сохранения нулевого порядка для одномерных уравнений гидродинамики с правой частью, Вестник НГУ, сер. А. 2010, Т.10, вып.1, С. 70-88.

8. Паасонен В.И. О применении компактных схем для уравнения колебаний в кусочнооднородных средах, Вычислительные технологии, 2010, Т. 15, № 5, С. 92–99.

9. Рычков А.Д., Шокин Ю.И., Милошевич Х. Применение импульсной аэрозольной системы пожаротушения для борьбы с пожарами в угольных шахтах, Вычислительные технологии, 2010, Т.15, № 3, С. 126 – 134.

10. Рычков А.Д. Имитационное моделирование функционирования пространственнораспределенной вычислительной системы, Вычислительные технологии (в печати).

11. Рычков А.Д., В.Е. Зарко, В.Д. Лисейкин, А.В. Кофанов. Оценка погрешности термопарных измерений профиля температуры в твердых веществах при их пиролизе, Теплофизика и аэромеханика, 2010 (в печати).

12. Скидин А.С., Федорук М.П., Шафаренко А.В., Турицын С.К. Преодоление паттернэффекта в оптоволоконных линиях связи с помощью адаптивного блочного кодирования, Дискретн. анализ и исслед. опер., 2010, Т.17, № 4, С. 67-83.

13. V.T. Astrelin, A.V. Burdakov, V.A. Vshivkov, K.V. Vshivkov, S.V. Medvedev, I.V. Shvab, N.A. Yakunkin. Numerical Modeling of Plasma Dynamics in Non-uniform Magnetic Field.

Fusion Science and Technology, 2011, Vol.59, (accepted).

14. Bednyakova A.E., Fedoruk M.P., Kurkov A.S., Sholokhov E.M., Turitsyn S.K. Raman Laser Based on a Fiber with the Variable Mode Structure, Laser Physics, 2010 (accepted).

15. Babin S.A., Ismagulov A.E., Podivilov E.V., Fedoruk M.P., Shelemba I.S., Shtyrina O.V.

Modulation instability at propagation of narrowband 100-ns pulses in optical fibers of variuos types, Laser Physics. – 2010. – V.20, No 2. – P. 334-340.

16. Kildishev A.V., Prokopeva L.J., Narimanov E.E. Cylinder light concentrator and absorber:

theoretical description, Optics Express, 2010, V.18, P.16646-16662.

17. T.V. Liseykina, S. Pirner, and D. Bauer, Relativistic Attosecond Electron Bunches from Laser-Illuminated Droplets, Phys. Rev. Lett., V.104, P. 095002.

18. A. Macchi, S. Veghini, T. V. Liseykina, F. Pegoraro, Radiation Pressure Acceleration of Ultrathin Foils, New J. Phys., 2010, V.12, P. 045013.

19. L. Romagnani, A. Bigongiari, S. Kar, S.V. Bulanov, C.A. Cecchetti, T.Zh. Esirkepov, M.

Galimberti, R. Jung, T.V. Liseykina, A. Macchi, J. Osterholz, F. Pegoraro, O. Willi, and M.

Borghesi, Observation of magnetized soliton remnants in the wake of intense laser pulse propagation through plasmas, Phys. Rev. Lett., 2010, V.105, P. 175002.

20. Rubenchik A.M., Turitsyn S.K., Fedoruk M.P. Modulation instability in high power laser amplifiers, Optics Express, 2010, V.18, No.2, P. 1380-1388.

21. Turitsyn S.K.; Rubenchik A.M.; Fedoruk M.P. On the Theory of the Modulation Instability in Optical Fibre Amplifiers, Optics Letters, 2010, V. 35, Issue 16, P. 2684-2686.

22. A. Shafarenko, A. Skidin, and S. K. Turitsyn, Weakly-Constrained Codes for Suppression of Patterning Effects in Digital Communications, IEEE Trans. on Communications, 2010, 23. Shokin Yu.I., Shtyrina O.V., Fedoruk M.P. Mathematical modelling of nonlinear effects in optical fiber, Russian Journal of Numerical Analysis and Mathematical Modelling, 2010, V.

25, Issue 1, P. 93–104.

24. Shapiro E.G., Fedoruk M.P. Error Statistics in a High-Rate Communication Line with BitDensity Optimization, Laser Physics, 2010, V.20, No.2, P.379-382.

25. Shtyrina O.V., Fedoruk M.P., Bhamber R.S., Boscolo S., Turitsyn S.K., Schwartzc J., Barnes S. Efficient optimisation of per-channel pre-compensation in WDM 20-Gbit/s RZ-DPSK transmission in non-slope matched submarine links, Optics Communications, 2010, V. 283, Issue 10, P. 2263-2267.

на конференциях с указанием вида доклада (приглашенный, устный, Медведев С.Б. Законы сохранения нулевого порядка для гидродинамических уравнений с внешеней силой // Тезисы докладов конференции "Асимптотические методы и математическая физика", ИПМех, Москва, 2010, С. 41-42 (устный).

Медведев С.Б., Чиркунов Ю.А. О законах сохранения для уравнений установившегося плоско-параллельного движения газа. // VII международная конференция, посвященная 110-летию со дня рождения академика М.А. Лаврентьева «Лаврентьевские чтения по математике, механике и физике». Новосибирск. Институт гидродинамики СО РАН. 2010. С. 135 (устный).

Медведев С.Б., Чиркунов Ю.А. Нелокальные законы сохранения для уравнений Установившегося плоско-параллельного движения газа. // V Всероссийская конференция "Актуальные проблемы прикладной математики и механики", посвященная памяти академика А.Ф. Сидорова. (АФСИД-2010). Абрау-Дюрсо. ИММ УрО РАН (Екатеринбург),ЮГИНФО ЮФУ (Ростов–на–Дону). 2010. С. 58 (устный).

Медведев С.Б., Чиркунов Ю.А. Законы сохранения для уравнений Чаплыгина // II международная школа - семинар «Нелинейный анализ и экстремальные задачи».Иркутск. Институт динамики систем и теории управления СО РАН. 2010. С. (стендовый).

Рычков А.Д., Шокин Ю.И. Численное моделирование работы импульсной системах//Сборник трудов «Проблемы и достижения прикл. математики и механики», ИТПМ, Новосибирск, 2010, С. 47 – 53.

Скидин А.С., Федорук М.П., Штырина О.В., Редюк А.А., Турицын С.Л., Шафаренко А.В. Паттерн-эффект как результат действия нелинейных явлений в волоконных световодах и его подавление с помощью кодов с ограничениями // Материалы российского семинара по волоконным лазерам, 19-22 апреля 2010 г., Ульяновск. – С. 70-71 (устный).

Шапиро Е.Г., Федорук М.П., Штырина О.В. Оптимизация высокоскоростных волоконных линий связи с использованием OOK и DPSK форматов // Материалы российского семинара по волоконным лазерам, 19-22 апреля 2010 г., Ульяновск. – С.

56-57 (устный).

Шокин Ю.И., Федорук М.П. Высокопроизводительные вычисления в нелинейной волоконной оптике и нанофотонике (задачи, проблемы, перспективы) // II Молодежная международная научная школа-конференция «Теория и численные методы решения обратных и некорректных задач», посвященная памяти академика М. М. Лаврентьева, 21-29 сентября 2010 г., г. Новосибирск (приглашенный доклад).

Шокин Ю.И., Федорук М.П., Чубаров Д.Л., Юрченко А.В. О развитии научных суперкомпьютерных сетей на примере ННЦ СО РАН и Сибирского региона // Седьмая межрегиональная школа-семинар "Распределенные и кластерные вычисления" 12- октября 2010 года, г. Красноярск (приглашенный доклад).

Шокин Ю.И., Федорук М.П. Высокопроизводительные вычисления в 10.

нанотехнологиях // XI Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям 26-29 октября 2010 года, г. Красноярск (приглашенный доклад).

11. Rychkov A.D., Shokin Yu.I. Numerical modeling of work of pulse aerosol system of fire fighting on computer clusters (proceedings of 4-th Russian-German advanced research workshop on computational science and high performance computing, Germany, Freiburg, October 12 – 16, 2009 ), 2010, (в печати).

12. Afanasiev K.E. Virtual laboratory for simulation of fluid dynamics problems with free boundaries by SPH / К.Е. Afanasiev, I.V. Grigorieva, A.A. Narudzhimova // “GID 2010”:

5th Conference on Advances and Applications of GID. 1st Kratos Workshop. - Monograph CIMNE №-118, May, 2010. - Barcelona, Spain, ISSN 978-84-96736-90-0. – С.21- (стендовый).

13. Afanasiev K.E. Numerical simulation of hydrodynamics problems with free surfaces by natural element method / К.Е. Afanasiev, S.N. Karabcev, T.S. Rein // Zbornik radova konferecije MIT 2009. - Serbia, Beograd. – Page 13-23 (устный).

14. D. Bauer, T. Liseykina, S. Pirner, Relativistic Attosecond Electron Bunches from LaserIlluminated Droplets // ICONO/LAT, 2010 (International Conference on Coherent and Nonlinear Optics (ICONO 2010) and International Conference on Lasers, Applications, and Technologies (LAT 2010), Kazan, Russia, August 23-26, 2010 (устный).

15. D. Bauer, T. Liseykina, S. Pirner, Relativistic Attosecond Electron Bunches from LaserIlluminated Droplets // ICONO/LAT, 2010 (International Conference on Coherent and Nonlinear Optics (ICONO 2010) and International Conference on Lasers, Applications, and Technologies (LAT 2010), Kazan, Russia, August 23-26, 2010 (устный).

16. Kildishev A.V., Prokopeva L.J., Narimanov E.E. An Analysis and Performance Evaluation of the Optical Black Hole. // SIAM Conference on Mathematical Aspects of Material, Philadelphia, PA, USA.-25.05.2010.-P.107 (стендовый).

17. Kildishev A.V., Prokopeva L.J., Shtyrina O.V., Fedoruk M.P., Narimanov E.E. Optical Black Hole: Design and Performance. // Quantum Electronics and Laser Science Conference, San Jose, CA, USA.-19.05.2010. JWA10 (стендовый).

18. T. Liseykina, D. Bauer, S. Pirner, Electron acceleration in laser-illuminated droplets // 37th European Physical Society Conference on Plasma Physics, 21-25 June 2010, Dublin, Irland (стендовый).

19. Pogorelsky I., Babzien M., Polyanskiy N.,Yakimenko V., Dover N., Najmudin Z., Palmer C.A.J., Schreiber J., Dudnikova G. “Monoenergetic proton beams accelerated by a radiation pressure driven shock” //arXiv.org:1006.3163v2, p.1-10, 2010.

20. Pokhotelov O. A., Sagdeev R.Z., Balikhin M.A., Fedun V.N., Dudnikova G.I. “Nonlinear dynamics of mirror instability revisited” // New Developments in Nonlinear Plasma Physics:

Proceedings of the 2010 ICTP Summer College on Plasma Physics and International Symposium on Cutting Edge Plasma Physics, AIP Conference Proceedings. Trieste, Italy, July -14 July, Publishing Co Pte Ltd, Singapore, p.238-242, 2010.

21. Pogorelsky I., Babzien M., Polyanskiy N.,Yakimenko V., Dover N., Najmudin Z., Palmer C.A.J., Schreiber J., Dudnikova G.” Laser energy conversion to solitons and monoenergetic protons in near-critical hydrogen plasma”// Proceedings of IPAC'10, p. 4446-4448, Kyoto, Japan, 23 May-28 May, 2010.

22. Prokopeva L.J., Borneman J., Kildishev A.V. Time-domain modeling of metal-dielectric nanostructures characterized by a set of single-pole dispersion terms // 14th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation (CEFC), Chicago, IL, USA.–2010.–P.1устный).

23. Skidin A., Fedoruk M., Redyuk A., Shtyrina O., Shafarenko A., Turitsyn S.K. Suppression of Patterning Effects in Digital Communications by an Adaptive Constrained Coding // ACIT Information and Communication Technology (ACIT-ICT 2010), June 15-18, Novosibirsk, Russia – P.182-185 (устный).

24. I.V. Shvab, V.T. Astrelin, A.V. Burdakov, V.A. Vshivkov, K.V. Vshivkov, S.V. Medvedev, N.A. Yakunkin. Numerical Modeling of Plasma Dynamics in Non-uniform Magnetic Field. // Abstracts of 8th Intern. Conf. on Open Magnetic Systems for Plasma Confinement, Novosibirsk, Russia, 2010, p.108 (стендовый).

участия в оргкомитетах конференций и научных мероприятий;

Афанасьев К.Е.:

1. XI Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям, 26-29 октября 2010 года, г. Красноярск (программный комитет).

2. XIII Российская конференция с участием иностранных ученых "Распределенные информационные и вычислительные ресурсы" (DICR'2010), Новосибирск, 30 ноября декабря 2010 г. (программный комитет).

3. II Международная конференция «Геоинформатика: технологии, научные проекты» г.

Барнаул, 20 - 25 сентября 2010 г (программный комитет) Григорьева И.В.:

1. XI Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям (оргкомитет).

Федорук М.П.:

1. XI Всероссийская конференция молодых ученых по математическому моделированию и информационным технологиям, 26-29 октября 2010 года, г. Красноярск (программный комитет, председатель оргкомитета).

2. XIII Российская конференция с участием иностранных ученых "Распределенные информационные и вычислительные ресурсы" (DICR'2010), Новосибирск, 30 ноября декабря 2010 г. (программный комитет).

3. IV Российский семинар по волоконным лазерам 2010, Ульяновск, 19-22 апреля 2010 г.

(программный комитет).

4. II Молодежная международная научная школа-конференция «Теория и численные методы решения обратных и некорректных задач», посвященная памяти академика М.

М. Лаврентьева, 21-29 сентября 2010 г., г. Новосибирск (программный комитет).

5. Седьмая межрегиональная школа-семинар "Распределенные и кластерные вычисления" 12-14 октября 2010 года, г. Красноярск (программный комитет).

6. ACIT - Information and Communication Technology (ACIT-ICT 2010), June 15-18, Novosibirsk, Russia (программный комитет).

полученных в 2010 г. премий, грамот, наград сотрудниками лаборатории с о преподавательской деятельности сотрудников лаборатории (руководство аспирантами, студентами, читаемые курсы, семинары).

Афанасьев К.Е.:

Руководство аспирантами: 12 человек Студентами: 10 человек Читаемые курсы:

• Информатика • Современные численные методы • Руководитель научного семинара: "Информационные технологии и математическое моделирование" Григорьева И.В.:

Руководство студентами: 7 человек Читаемые курсы:

• Функциональное программирование • Рекурсивно-логическое программирование • Системы искусственного интеллекта • Языки программирования • Параллельные алгоритмы обработки информации • Метод граничных элементов Жуков В.П.

Руководство студентами: 2 человека Читаемые курсы:

• Методы математической физики.

• Вычислительные методы.

• Семинар элементы компьютерной математики Лебедев А.С.

Читаемые курсы:

• Методы вычислений (семинары, практические занятия).

Лисейкина Т.В.

Читаемые курсы:

"Атомы и кластеры" для студентов магистрантов (Universitt Rostock) Мороков Ю.Н.

Руководство студентами: 5 человек Читаемые курсы:

• Спецкурс "Основы информатики и вычислительной техники" для магистрантровгеохимиков 5-6 курсов ГГФ НГУ.

• Семинары по курсу "Общей физики" на 4 курсе ММФ НГУ.

• Спецкурс "Вычислительный эксперимент и обработка данных" для 4 курса ФФ НГУ (кафедра АФТИ).

• Курс "Основы термодинамики и квантовой механики" для студентов ФИТ НГУ.

Паасонен В.И.

Руководство студентами:1 человек Читаемые курсы:

• Вычислительная практика на ЭВМ.

• Спецкурс «Компактные разностные схемы»

Рычков А.Д.

Читаемые курсы:

• Параллельные вычислительные технологии (лекции, семинары, практические занятия).

• Практические занятия по курсу "Методы вычислений".

Федорук М.П.

Руководство аспирантами: 4 человека студентами: 6 человек Читаемые курсы:

• Курс "Компьютерное моделирование" для студентов УШОС НГУ.

• Спецсеминар “Информационно-вычислительные технологии в задачах поддержки принятия решений” для аспирантов ИВТ СО РАН, магистрантов и студентов ММФ Шваб И.В.

Читаемые курсы:

Дифференциальные уравнения (семинарские занятия).

Математический анализ (Лекции и семинарские занятия).

Штырина О.В.

Читаемые курсы:

• Методы вычислений (практические занятия).

грантов РФФИ, госконтрактов, интеграционных проектов, проектов РАН и СО РАН, по которым сотрудники лаборатории являлись руководителями Гранты РФФИ Лисейкина Т.В. Проект № 09-02-01103-а "Исследование быстрой динамики электромагнитного поля при взаимодействии лазерного импульса с плазмой."

Проект № 09-01-00352-а "Параллельные алгоритмы для математического моделирования задач нелинейной волоконной оптики и нанофотоники".

Руководитель: д.ф.-м.н. Федорук М. П. (ИВТ СО РАН).

Междисциплинарные интеграционные проекты 1. Проект № 2 "Тепломассоперенос в континентальной коре в условиях гравитационной неустойчивости: геологический анализ и многопроцессорное моделирование".

Координатор проекта: ак. Ревердатто В. В. (ИГМ СО РАН).

Организации-соисполнители: ИГМ СО РАН, ИГиЛ СО РАН, ИВТ СО РАН.

Ответственный исполнитель: д.ф.-м.н. Федорук М. П. (ИВТ СО РАН).

2. Проект № 42 "Разработка мощных волоконных лазеров и их применение для микрообработки материалов и формирования объёмных наноструктур в оптических световодах".

Координаторы проекта: д.ф.-м.н. Бабин С.А. (ИАиЭ СО РАН), д.ф.-м.н. Федорук М. П.

(ИВТ СО РАН).

Организации-соисполнители: ИАиЭ СО РАН, ИТПМ СО РАН, ИВТ СО РАН.

Ответственный исполнитель: д.ф.-м.н. Федорук М. П. (ИВТ СО РАН).

3. Проект № 43 "Разработка физических принципов построения логических элементов на основе наноструктур с квантовыми точками".

Координатор проекта: чл.-корр. РАН Двуреченский А. В. (ИФП СО РАН).

Организации-соисполнители: ИФП СО РАН, ИВТ СО РАН, ИДСТУ СО РАН, ОФП БНЦ СО РАН.

Ответственный исполнитель: д.ф.-м.н. Федорук М. П. (ИВТ СО РАН).

4. Проект № 113 "Разработка вычислительных методов, алгоритмов и ааппаратурнопрограммного инструментария параллельного моделирования природных процессов".

Координатор проекта: чл.-корр. РАН Хорошевский В. Г. (ИФП СО РАН).

Организации-соисполнители: ИФП СО РАН, ИВТ СО РАН, ИВМиМГ СО РАН,

ИТПМ СО РАН, ИЯФ СО РАН, ИФПМ СО РАН, ИЦиГ СО РАН.

Ответственный исполнитель: д.ф.-м.н. Федорук М. П. (ИВТ СО РАН).

5. Проект № 103 "Законы сохранения, инварианты, точные и приближенные решения для уравнений гидродинамического типа и интегральных уравнений".

Научные координаторы проекта: д.ф.-м.н. Медведев С. Б. (ИВТ СО РАН), д.ф.-м.н.

Филимонов М.Ю. (ИММ УрО РАН, г. Екатеринбург), д.ф.-м.н. Кошель К.В. (ТОИ ДВО РАН, г. Владивосток).

Организации-соисполнители: ИВТ СО РАН, ИВМиМГ СО РАН, ИВМ СО РАН, ИММ УрО РАН, ИМСС УрО РАН, ТОИ ДВО РАН, ИАПУ ДВО РАН.

Контракты Государственный контракт от «09» марта 2010 г. № 02.740.11.5129 по теме «Использование спектрально эффективных методов модуляции сигнала и специальных методов помехоустойчивого кодирования для повышения пропускной способности магистральных волоконно-оптических линий связи» (отв. исполнитель Федорук М.П.).