[ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
ИНСТИТУТ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
Отчет о деятельности
в 2000 году
Красноярск
2000
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК
СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
ИНСТИТУТ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ
УТВЕЖДАЮ
Директор ИВМ СО РАН член-корреспондент РАН В.В.Шайдуров “” _ 2000 г.ОТЧЕТ о результатах научно-исследовательских работ, основных результатах практического использования законченных разработок и научно-организационной деятельности в 2000 году Красноярск Ознакомлены:
зав. отделом № 1 д.ф.-м.н. А.Н.Горбань зав. отделом № 2 д.ф.-м.н. В.К.Андреев зав. отделом № 3 д.ф.-м.н. Н.Я.Шапарев зав. отделом № 5 чл.-к. РАН В.В.Шайдуров зав. отделом № 8 д.ф.-м.н. В.В.Москвичев ОТЧЕТ
ИВМ СО РАН
за 2000 год Утвержден на заседании Ученого совета (протокол № 8 от 01.12.2000 г.) Ученый секретарь Института к.ф.-м.н. И.А.ПестуновСОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………. I. Важнейшие научные достижения 2000 года ………………………… II. Задания государственных органов ………………………………….. III. Программы фундаментальных исследований Сибирского отделения Российской академии наук …………………………………. IV. Интеграционные и экспедиционные проекты СО РАН ………….. V. Целевая программа СО РАН “ГИС технологии и Интернет”……… VI. Региональная НТП “Новые технологии для управления и развития региона” ……………………………………………………………… VII. Молодежные проекты СО РАН …………………………………… VIII. Исследования, проведенные при поддержке Минобразования РФ …………………………………………………….. IX. Исследования, проведенные при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований ……………………………………….. X. Исследования, проведенные при поддержке Российского гуманитарного научного фонда ………………………………………… XI. Исследования, проведенные при поддержке международных Научных фондов …………………………………………………………. XII. Исследования, проведенные при поддержке Красноярского Краевого фонда науки …………………………………………………… XIII. Характеристика использования результатов фундаментальных XIV. Научно-организационная деятельность …………………………. XV. Список публикаций …………………………………………………ВВЕДЕНИЕ
Институт создан 1 января 1975 года под названием Вычислительный центр Сибирского отделения АН СССР в г. Красноярске (ВЦК СО РАН) постановлением Президиума СО АН СССР № 33 от 17.01.75 во исполнение постановлений Президиума АН СССР № 423 от 16.05.74 и коллегии Государственного комитета Совета Министров СССР по науке и технике № 65 от 19.11.74. Инициатором создания Института и его директором-организатором был Председатель СО АН СССР академик Г.И.Марчук, а первыми директорами – член-корреспондент РАН В.Г.Дулов (1975-1983 гг.) и академик РАН Ю.И.Шокин (1983-1991 гг.); с 1991 года его возглавляет член-корреспондент РАН В.В.Шайдуров. Тематика исследований Института формировалась с учетом важнейших проблем Красноярского края. Создание Вычислительного центра СО РАН в г. Красноярске в дополнение к успешно функционирующему Вычислительному центру в г. Новосибирске имело большое значение не только для академической науки, но и для дальнейшего развития производительных сил Восточной Сибири.В соответствии с Постановлением Президиума Сибирского отделения РАН № 250 от 1 августа 1997 г. Институт переименован в Институт вычислительного моделирования СО РАН (ИВМ СО РАН).
8 сентября 1997 года ИВМ СО РАН получил свидетельство (рег.
№ 15218) от администрации г. Красноярска, согласно которому 4 сентября того же года он зарегистрирован в качестве научно-исследовательского учреждения и занесен в реестр под номером 157.
21 мая 1998 года Институту вычислительного моделирования СО РАН в соответствии с Федеральным законом “О науке и государственной научнотехнической политике” Министерство науки и технологий РФ выдало свидетельство № 99 о государственной аккредитации научной организации, которое действительно до 21 мая 2001 года.
20 мая 2000 года Институту вычислительного моделирования СО РАН Министерство государственного имущества РФ выдало свидетельство, согласно которому административное здание Института, закрепленное за ним на праве оперативного управления, 25 февраля 2000 года внесено в реестр федерального имущества под номером 024Н0327.
В настоящее время Институт является государственной некоммерческой организацией, самостоятельным юридическим лицом в составе Сибирского отделения РАН; территориально входит в состав Красноярского научного центра СО РАН.
Общая численность сотрудников Института на 01.11.2000 г. составила 141 человек, в том числе 85 научных сотрудников (1 член-корреспондент РАН, 20 докторов и 49 кандидатов наук). В 2000 году на очном отделении аспирантуры Института обучение проходили 30 человек, на заочном – 5 человек. В докторантуре Института обучался 1 человек. На 01.11.2000 г. в Институте работало 29 молодых сотрудников в возрасте до 33 лет (куда включены все лица с высшим образованием, за исключением аспирантов), из них 19 – научные сотрудники.
В соответствии с упомянутым постановлением Президиума СО РАН № 250 за Институтом закреплено научное направление “Методы математического моделирования и интеллектуальные информационные системы”.
Более детальная формулировка включает в себя три раздела.
1. Методы вычислительной математики и технология математического моделирования для решения задач физики, механики, физической химии.
2. Интеллектуальные, нейросетевые и геоинформационные технологии, распределенные информационные системы.
3. Методы математического моделирования и вычислительного эксперимента для обеспечения прочности материалов и конструкций, безопасности сложных систем и объектов.
В каждом из этих трех направлений сотрудникам Института принадлежит ряд значительных достижений.
В области вычислительной математики на мировом уровне находятся исследования, проводимые под руководством члена-корреспондента РАН В.В.Шайдурова, по созданию многосеточных итерационных алгоритмов решения сеточных аналогов для задач математической физики, и доктора физико-математических наук Е.А.Новикова – по созданию методов решения обыкновенных дифференциальных уравнений с гарантированной точностью.
Международную известность имеют результаты по созданию специальных моделей физики ближнего космоса, полученные коллективом ученых, который возглавляет доктор физико-математических наук В.В.Денисенко.
Мировое признание получили разработки новых моделей кинетики гетерогенного катализа и неравновесных процессов в газах, выполненные докторами физико-математических наук В.И.Быковым, А.Н.Горбанем и их коллегами, исследования иерархии моделей волнового движения жидкости, проводимые докторами физико-математических наук В.К.Андреевым и О.В.Капцовым, результаты в области математического моделирования магнитооптического удержания плазмы, принадлежащие коллективу, руководимому доктором физико-математических наук Н.Я.Шапаревым, а также результаты, полученные в области газодинамического конструирования доктором физико-математических наук В.А.Щепановским.
В области нейросетевых и интеллектуальных технологий на мировом уровне находятся исследования, проводимые под руководством доктора физико-математических наук А.Н.Горбаня, по созданию алгоритмов обучения нейрокомпьютеров; доктором технических наук А.В.Лапко и кандидатом технических наук Л.Ф.Ноженковой – по разработке экспертных систем и систем управления в высокоинтеллектуальных и ответственных областях человеческой деятельности.
В области моделирования и вычислительного эксперимента международную известность имеют исследования, ведущиеся под руководством доктора физико-математических наук В.М.Садовского, по созданию и применению ряда нелинейных моделей твердого тела и доктора технических наук В.В.Москвичева – по расчету надежности и остаточного ресурса сложных технических систем. В области экологии группой ученых, возглавляемых доктором физико-математических наук В.М.Белолипецким, разработаны и адаптированы математические модели расчета прогноза и контроля качества воздуха и воды, последствий строительства ряда крупных гидротехнических сооружений на реках и морях. В области безопасности систем и объектов коллективом ученых под руководством доктора технических наук В.В.Москвичева развиты методы расчета территориального риска техногенных катастроф и риска крупных аварий технических систем на основе анализа остаточного ресурса.
В ИВМ СО РАН созданы экспертные геоинформационные системы длякраевого и городских штабов ГО и ЧС по ликвидации аварий, электронный экологический экран г. Красноярска. Разработаны технологии моделирования для исследования и экспертизы крупных гидроэлектростанций, оценки риска аварий в больших технических системах и промышленных производствах края.
Приказом министра № 539 от 30.10.2000 г. “О присуждении премии МЧС России за научные и технические разработки” коллектив разработчиков системы ЭСПЛА награжден Почетным дипломом МЧС России.
В 2000 году доктору технических наук А.В.Лапко присвоено почётное звание “Заслуженный деятель науки Российской Федерации”.
В 2000 году 7 докторов наук Института получили государственные научные стипендии для выдающихся ученых России.
В 2000 году Институт проводил фундаментальные исследования в соответствии с планом научно-исследовательских работ по федеральной целевой программе “Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 годы”, по федеральной целевой программе “Мировой океан”, по государственной научно-технической программе “Безопасность населения и народно-хозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф”, по межведомственной программе “Создание национальной сети компьютерных телекоммуникаций для науки и высшей школы”, по программам фундаментальных исследований Сибирского отделения РАН, по шести проектам Минобразования РФ, по семи интеграционным проектам СО РАН, по проекту целевой программы СО РАН “ГИС – технологии и Интернет”, по проекту Конкурсаэкспертизы молодых ученых СО РАН, по двум проектам региональной научно-технической программы “Новые технологии для управления и развития региона”, по 12 научно-исследовательским проектам РФФИ, по трем проектам Российского гуманитарного фонда, по пяти международным научноисследовательским проектам, по пяти научно-исследовательским проектам Красноярского краевого фонда науки.
Прикладные исследования выполнялись в соответствии с планом работ Института по практической реализации результатов научных исследований по девяти прямым хозяйственным договорам.
Все задания 2000 года выполнены.
Финансирование научно-исследовательских работ осуществлялось в следующих объемах (данные на 01.11.2000 г.):
1. Общий объем финансирования – 8491 тыс. руб.
2. Бюджетное финансирование (базовое) – 5474 тыс. руб.
3. Финансирование по грантам и конкурсным проектам – 1280 тыс. руб., в том числе:
— по РФФИ (10 грантов) – 757 тыс. руб., — по РГНФ (2 гранта) – 55 тыс. руб., — прочие – 468 тыс. руб., в том числе:
— Красноярский краевой фонд науки – 143 тыс. руб., — интеграционные программы СО РАН:
— государственные научные стипендии – 36 тыс. руб., — молодежный грант СО РАН – 60 тыс. руб.
4. Финансирование по федеральным и целевым программам – 472 тыс. руб., в том числе:
ФЦП “Интеграция”:
— проект № КО691 + КО790 – 150 тыс. руб., Миннаука (проект № 2.14) – 200 тыс. руб.
5. Хоздоговора – 1176 тыс. руб.
6. Аренда и др. – 80 тыс. руб.
В течение 2000 года Институтом успешно проведено шесть международных и всероссийских конференций и семинаров, а также конференцияконкурс молодых ученых Института.
Все большую роль в Институте играет деятельность по обеспечению информационных услуг институтам Красноярского научного центра и другим организациям города и края. В Институте действует локальная информационно-вычислительная сеть, имеющая выходы на российские и международные компьютерные сети (электронная почта, Интернет).
Для повышения надежности и скорости работы информационновычислительной сети Красноярского научного центра СО РАН создан проект структуризации локальной сети, находящейся в здании ИВМ СО РАН и содержащей несколько серверов общего пользования. Начата последовательная реализация этого проекта: приобретается оборудование и введен первый фрагмент Fast Ethernet со скоростью 100 Mb/c для работы с сервером ГИСприложений.
В направлении создания распределенной электронной библиотечной системы КНЦ СО РАН завершено создание, накопление и адаптация программного обеспечения типового библиотечного сервера на основе Интернет-технологий в стандарте ISIS. Идет накопление баз данных путем адаптации электронных баз данных ГПНТБ СО РАН и внесения имеющегося в Институте журнально-книжного фонда. Аналогичные серверы приобретены для Института леса и Института физики КНЦ, идет их программное и информационное оснащение. В библиотеке Института создана техническая и программная основа для создания служб корпоративной каталогизации и электронной доставки документов в сети библиотек КНЦ, а также сводного каталога, работающего в режиме распределённой базы данных на основе сетевых протоколов Z39.50.
Институт играет интегрирующую роль в проведении Институтами КНЦ комплексных исследований по геоинформационным технологиям, экологической безопасности. Совместно с Институтами леса, биофизики и Президиумом КНЦ создан и работает Красноярский региональный геоинформационный центр СО РАН.
В рамках тесного сотрудничества с вузами города сотрудники Института руководят десятью кафедрами четырех университетов; Институт является учредителем и одним из основных организаторов Красноярского высшего колледжа информатики, а также межвузовского центра информационных технологий в экологическом образовании. Ежегодно в Институте проходят курсовую и дипломную практику около 120 студентов четырех вузов.
В рамках международного сотрудничества ведется совместная научная работа с девятью вузами и научно-исследовательскими институтами Германии, Швейцарии, Австрии, Бельгии, США. Ежегодно 3-5 молодых сотрудников проходят стажировку в Швейцарии и США.
I. ВАЖНЕЙШИЕ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ 2000 ГОДА
ВАЖНЕЙШИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Авторы научного результата:Горбань А.Н., зам. директора ИВМ СО РАН, д.ф.-м.н.;
Карлин И.В., н.с., Ph. D.
Краткое описание результата.
Создан общий метод вывода диссипативных уравнений с короткой памятью из микроописания для консервативных систем, являющийся прямым обобщением подхода Т. и П. Эрэнфестов. К достоинствам метода относится простота и применимость к нелинейному микроописанию (например, к динамике частиц в самосогласованном поле). Доказана диссипативность получаемых уравнений. Построено семейство точных решений моментных уравнений типа Грэда. Они позволяют количественно исследовать гидродинамику за пределами приближения Навье-Стокса. Решения построены методом точного суммирования рядов Чепмена-Энскога. Решена проблема устойчивости методов решеточного Больцмановского газа, предназначенных для решения задач механики сплошной среды. Создан обобщенный термодинамический подход к синтезу решеточных Больцмановских алгоритмов.
Важнейшие публикации.
1. Karlin I.V., Gorban A.N., Succi S. and Boffi V. Maximum Entropy Principle for Lattice Kinetic Equations // Phys. Rev. Lett. – 1998. – V. 81. – №. 1. – P. 6-9.
2. Karlin I.V. Exact Summation of the Chapman-Enskog Expansion from Moment equations // J. Phys. A: Math. Gen. – 2000. – V 33. – P. 8037-8046.
МГД модель стационарного пересоединения Автор научного результата:
Еркаев Н.В., в.н.с., д.ф.-м.н.
Краткое описание результата.
Путем математического моделирования найдена скорость пересоединения магнитных полей для классической двумерной стационарной симметричной конфигурации поля в несжимаемой проводящей среде. Использована сшивка решения Петчека во внешней области с решением во внутренней диффузионной области. Построенная количественная модель пересоединения естественным образом включает в себя модели Свита-Паркера и Петчека. Показано, что последняя модель соответствует случаю конечной проводимости в малой области. Скорость пересоединения является важным параметром, определяющим преобразование энергии в токовых слоях на границе и в нейтральном слое магнитосферы Земли.
Важнейшие публикации.
1. Erkaev N.V., Farrugia C.J., Biernat H.K. Tree-Dimensional, one fluid, Ideal MHD Model of Magnetosheath flow with Anisotropic Pressure // J. Geophys.
Res., 1999. – Vol. 104. – № A4. – P. 6877-6887.
Модель зависимости продуктивности фитоплактона Авторы научного результата:
Лопатин В.Н., зав. лабораторией, д.ф.-м.н.;
Апонасенко А.Д., в.н.с., к.т.н.;
Щур Л.А., с.н.с., к.б.н.
Краткое описание результата.
На основе теоретического и экспериментального исследований процессов фотосинтетического продуцирования в водных экосистемах качественно и количественно показано, что удельная поверхность клеток фитопланктона является одним из определяющих факторов его продуктивности, поскольку отношение площади поверхности клеток фитопланктона к единице их биомассы определяет ассимиляционную активность водорослей. Впервые разработана модель зависимости удельной продукции фитопланктонного сообщества от обобщенного структурного параметра, учитывающего этот фактор.
Модель позволяет оценивать первичную продукцию фитопланктона по дисперсной структуре сообщества независимо от видового и возрастного состава.
Важнейшие публикации.
1. Лопатин В.Н., Апонасенко А.Д., Щур Л.А. Биофизические основы оценки состояния водных экосистем (теория, аппаратура, методы, исследования).
– Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН. – 2000. – 360 с.
Новый метод выделения информационно-значимых слов в символьной последовательности Авторы научного результата:
Горбань А.Н., зам. директора ИВМ СО РАН, д.ф.-м.н.;
Бугаенко Н.Н., с.н.с., к.ф.-м.н.;
Попова Т.Г., н.с., к.ф.-м.н.;
Садовский М.Г., с.н.с., к.ф.-м.н.
Краткое описание результата.
Предложен новый метод выделения информационно-значимых слов, основанный на сравнении реальной частоты (встречаемости) слова и частоты, предсказанной по частотам слов меньшей длины. Для предсказания частоты слов используется метод максимума энтропии для восстановления словарей большей длины по словарям меньшей длины. Метод применен к биологическим символьным последовательностям: нуклеотидным (ДНК и РНК) и белковым. На примере большого набора последовательностей бактериальных 16S РНК показано, что информационная структура нуклеотидной последовательности хорошо коррелирует с таксономическим положением ее носителя.
Важнейшие публикации.
1. Gorban A.N., Popova T.G., Sadovsky M.G. Classification of Symbol Sequences over their Frequency Dictionaries: Towards the Connection Between Structure and Natural Taxonomy // Open Sys. & Information Dyn. – 2000. – Непараметрические модели стохастических зависимостей, основанные на принципах коллективного оценивания Авторы научного результата:
Лапко А.В., зав. лабораторией, д.т.н.;
Лапко В.А., н.с., к.т.н.
Краткое описание результата.
Исследованы непараметрические оценки функционалов от семейства регрессий, построенных относительно некоторой системы опорных точек из экспериментальных данных. Установлено, что их асимптотические свойства, в основном, определяются законом распределения и количеством опорных точек и не зависят от вида регрессий. Даны приложения предложенных непараметрических моделей в теории классификации и теории случайных процессов. Полученные результаты обобщают традиционные методы локальных аппроксимаций, основанные на оценках плотности вероятности типа Розенблатта-Парзена.
Важнейшие публикации.
1. Лапко А.В., Лапко В.А., Крившич Д.В., Ченцов С.В. Непараметрические модели коллективного типа. – Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН. – 2000. – 190 с.
2. Лапко А.В., Лапко В.А., Соколов М.И., Ченцов С.В. Непараметрические системы классификации. – Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН. – 2000. – 240 с.
ВАЖНЕЙШИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ РАЗРАБОТКИ,
ГОДНЫЕ К ПРАКТИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ
Итерационное моделирование неполных данных Автор разработки:Россиев А.А., м.н.с.
Краткое описание разработки.
Предложен новый метод построения нелинейных моделей неполных данных — метод главных кривых для данных с пробелами. На его основе разработана технология итерационного моделирования неполных данных многообразиями малой размерности. Она позволяет заполнять пропуски в таблицах данных, а также находить и исправлять неправдоподобные значения.
Создано соответствующее программное обеспечение, которое показало высокую эффективность предложенной технологии даже на разреженных данных.
Автор разработки:
Царегородцев В.Г., м.н.с.
Краткое описание разработки.
Для искусственных обучаемых нейронных сетей, решающих неформализованные задачи предсказания и классификации, разработана технология извлечения алгоритма решения задачи, сформированного нейросетью при обучении. Алгоритм представляется в виде набора продукционных правил логического вывода. Разработана технология целенаправленного упрощения нейронной сети для учета предпочтений пользователя к форме продукционных правил и минимизации их числа. Технологии упрощения нейросети и извлечения знаний реализованы в программе-нейроимитаторе, для которой имеется более 20 актов о внедрении в пробную эксплуатацию в вузах и институтах РАН. С помощью этих технологий и программы-нейроимитатора найдены связи между средними многолетними климатическими параметрами современных ландшафтных зон территории Сибири, решено несколько прямых и обратных задач прогнозирования последствий различных сценариев глобального изменения климата и определения величин необходимых компенсаторных воздействий на отдельные климатические параметры.
Информационная система прогнозирования исходов ранений и Авторы разработки:
Высоцкая Г.С., н.с., к.т.н.;
Кирсанов А.А., аспирант.
Краткое описание разработки.
Математическое обеспечение информационной системы составляют непараметрические алгоритмы распознавания образов в пространстве разнотипных данных, определяющих характер ранения (ушиба), сведения о первичной помощи пострадавшему, его состоянии и особенностях хирургического вмешательства. По данным эксплуатации системы в больнице скорой медицинской помощи (БСМП) г. Красноярска ошибка прогноза составляет не более 7%, что в три раза ниже по сравнению с существующими методиками практической медицины. Предлагаемый подход зарегистрирован в виде двух рационализаторских предложений в БСМП г. Красноярска.
Информационная система прогнозирования состояния Авторы разработки:
Лапко А.В., зав. лабораторией, д.т.н.;
Лапко В.А., н.с., к.т.н.
Краткое описание разработки. В качестве математических средств анализа коротких нестационарных временных рядов исходных данных используются непараметрические модели коллективного типа, обеспечивающие максимальный учёт априорной информации и обладающие высоким уровнем помехозащищённости. Практическая значимость разработки заключается не только в прогнозе уровней различных видов преступности, но и в возможности оценки вклада показателей социально-экономических условий региона в формирование этих уровней. Разработка используется в учебном процессе Сибирского юридического института.
Технология визуализации произвольных данных Авторы разработки:
Питенко А.А., м.н.с.;
Зиновьев А.Ю., аспирант.
Краткое описание разработки.
Разработан пакет программ для построения наглядной двумерной картины данных на основе метода упругих карт, позволяющего строить гладкие регулярные двумерные модели многомерных данных. Преимущества этого метода:
а) возможность визуализации данных с помощью наглядных двумерных образов;
б) принципиальная нелинейность модели и описание данных на основе гипотезы об автоинформативности;
в) регулируемая явным образом гладкость модели;
г) оптимальность получаемой модели данных.
II. ЗАДАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫХ ОРГАНОВ
ФЕДЕРАЛЬНАЯ ЦЕЛЕВАЯ ПРОГРАММА
“ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОДДЕРЖКА ИНТЕГРАЦИИ ВЫСШЕГО
ОБРАЗОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ
Тема: “Красноярский межвузовский центр подготовки кадров высшей квалификации в области информатики, вычислительной техники и математического моделирования на базе Вычислительного центра Сибирского отделения РАН в г. Красноярске” (проект № 68 (А0020) по направлению 2.1 “Развитие и поддержка системы совместных учебнонаучных центров, филиалов университетов и кафедр университетов”).Организации-соисполнители: КГТУ, ИВМ СО РАН, СибГТУ.
Руководитель — член-корреспондент РАН В.В.Шайдуров.
Отв. исполнитель — д.ф.-м.н., профессор А.Н.Горбань.
Разработаны методы Нейро-ГИС для визуализации и картографирования данных произвольной природы. Разработан алгоритм построения точечной аппроксимации моделирующего многообразия и кусочно-линейный способ проецирования точек из многомерного пространства на двумерную поверхность. Реализована возможность создавать атласы данных и раскрасок, что позволяет использовать методы ГИС.
Преимущества этого метода:
· линейный рост вычислительных затрат с увеличением размерности и числа объектов;
· изображение значений любого пространственного функционала (значений признаков, плотности данных, свойств модели данных и др.);
· визуализация и восстановление данных с пропусками и неточностями;
· описание данных с любой степенью точности за счет использования методики мультикартирования;
· представление результатов в ГИС для их дальнейшего анализа.
Важнейшие публикации.
1. Зиновьев А.Ю., Питенко А.А. Визуализация данных методом упругих карт // Информационные технологии. – М.: Машиностроение. – 2000. – № 6. – С. 26-35.
2. Зиновьев А.Ю., Питенко А.А. Технология визуализации произвольных данных методом упругих карт // Материалы VIII Всерос. семинара “Нейроинформатика и ее приложения”. – Красноярск: КГТУ. – 2000. – С. 73-76.
3. Горбань А.Н., Россиев А.А., D.C. Wunsch II. Самоорганизующиеся кривые и нейросетевое моделирование данных с пробелами // Труды 2-ой Всероссийской научно-технической конференции “Нейроинформатика-2000”. – М.: МИФИ. – 2000. Ч. I. – С. 40-46.
4. Горбань А.Н, Россиев А.А. Нейросетевое итерационное моделирование данных с пробелами самоорганизующимися многообразиями малой размерности // Материалы VIII Всерос. Семинара “Нейроинформатика и ее приложения”. – Красноярск: КГТУ. – 2000. – С. 45-48.
(Отделы вычислительной математики и прикладной информатики) Тема: “Экспертиза, мониторинг, прогноз качества воды и лечебных свойств уникального сибирского озера Шира” (проект № 73 по направлению 5.1 “Поддержка экспедиционных и полевых исследований с участием студентов, аспирантов и преподавателей вузов”).
Организации-соисполнители: КрасГУ, ИБФ СО РАН, ИВМ СО РАН, ТГУ.
Руководитель — д.ф.-м.н. А.Г.Дегерменджи (ИБФ СО РАН). Участники от ИВМ СО РАН: д.ф.-м.н. В.М.Белолипецкий, к.ф.-м.н. Л.А.Компаниец.
Выполнены замеры глубины озера с помощью многофункционального эхолота LMS-350А (с выводом информации на персональный компьютер).
Сравнение с известными данными показало, что уровень воды заметно повысился и наибольшая глубина составила 24.3 м по сравнению с 21.7м в 1958 г.
Данные измерений температуры воздуха, влажности и скорости ветра в прибрежной зоне оз. Шира сравнивались с данными метеостанции поселка Шира. Данные у озера отличаются от данных метеостанции, поэтому при выполнении прогнозных расчетов необходимо учитывать эти расхождения.
Выполнены расчеты температуры воды в озере Шира по разработанной одномерной модели. Сравнение с натурными данными показало, что для оценки температуры воды в глубоководной области можно использовать одномерное приближение.
Важнейшие публикации.
1. Belolipetskii V.M. Modelling of hydrophysical mechanisms of impurity transfer in water systems // Biodiversity and dynamics of ecosystems in north Eurasia. Novosibirsk, IC&G. – 2000. – Vol. 1. – Part 2. – P. 149-151.
Тема: “Исследовательская кафедра биофизики” (проект № 162 по направлению “Развитие и поддержка системы совместных учебно-научных центров, филиалов университетов, кафедр университетов”).
Организации-соисполнители: КрасГУ, ИБФ СО РАН, ИВМ СО РАН, ИЛ СО РАН, НИИ экологии, рыбохоз. водоемов и наземных биосистем.
Руководители: академик РАН Е.А.Ваганов (ИЛ СО РАН), д.ф.-м.н. В.Н.Лопатин.
Разработаны модели и структуры баз данных численности ценных пород рыб, видового состава и продукционных характеристик фитопланктона реки Енисей (В.С.Филимонов, В.В.Касьянов). Разработаны тематические карты для оценки биологических ресурсов (С.С.Замай, О.Э.Якубайлик). Разработаны технологии создания ГИС-Web сервера Енисей (К.В.Теплицкий, М.В.Куликова, Ю.Т.Исакджанов, С.В.Робозов, Д.В.Швец).
“Непараметрические системы обработки информации”” (проект № 121по направлению 4.1 “Издание научной и учебной литературы в области фундаментальных наук, в том числе учебников и учебных пособий”).
Организации-соисполнители: ИВМ СО РАН, КГТУ.
Руководитель: д.т.н., профессор А.В.Лапко.
Завершена корректировка и редактирование рукописи учебного пособия “Непараметрические системы обработки информации”, обобщающей научные результаты нового направления теории обучающихся систем. Учебное пособие издано в издательстве “Наука” (Москва).
Важнейшие публикации.
1. Лапко А.В., Ченцов С.В. Непараметрические системы обработки информации. Учебное пособие. – М.: Наука. – 2000. – 350 с.
Объединенный проект К0790+К0691 по направлению 1. “Всероссийские конференции, семинары, школы и олимпиады по нейроинформатике и нейрокомпьютерам”, объединяющий проекты К (“Система всероссийских семинаров, школ и олимпиад по нейроинформатике”) и К0691 (“Проведение конференций “Нейрокомпьютеры и их применение” и научной олимпиады по нейрокомпьютерам студентов и молодых специалистов”) по направлению 1.6 “Воссоздание научных олимпиад, конкурсов, научных молодежных школ и конференций”.
Организации-соисполнители: ИВМ СО РАН, КГТУ, МФТИ, НИИ нейрокибернетики при Ростовском гос. ун-те.
Руководитель — д.ф.-м.н., профессор А.Н.Горбань.
В Москве проведены: конференция “Нейроинформатика-2000” и Всероссийский конкурс молодых ученых (январь 2000 г.), конференция “Нейрокомпьютеры и их применение”.
Подготовлена и проведена в Ростове-на-Дону 13-я Международная конференция по нейрокибернетике, а в ее рамках – школа молодых ученых по нейрокибернетике (сентябрь 2000 г.).
Подготовлен и проведен в Красноярске 8-ой Всероссийский семинар “Нейроинформатика и ее приложения”.
ФЕДЕРАЛЬНАЯ ЦЕЛЕВАЯ ПРОГРАММА “МИРОВОЙ ОКЕАН”
Тема: “Осуществить развитие национальной системы предупреждения “ЦУНАМИ” и обеспечить ее устойчивое функционирование” (проект № 47).Руководитель — академик Ю.И.Шокин (ИВТ СО РАН).
Участники от ИВМ СО РАН: к.ф.-м.н. К.В.Симонов.
На основе анализа современного состояния и перспектив развития тихоокеанских станций приема цунами (СПЦ) выданы рекомендации по использованию современных информационно-вычислительных технологий в иерархической структуре национальной СПЦ (К.В.Симонов).
Важнейшие публикации.
1. Chubarov L.B., Simonov K.V. Numerical Simulation of Tsunami Risk // The International Workshop “The Tsunami Risk Assessment Beyond 2000: Theory, Practice and Plans”. Abstracts. – Moscow: IO RAS. – 2000. – P. 48.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОГРАММА
“БЕЗОПАСНОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ И НАРОДНОХОЗЯЙСТВЕННЫХ
ОБЪЕКТОВ С УЧЕТОМ РИСКА ВОЗНИКНОВЕНИЯ
ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ КАТАСТРОФ”
Тема: “Механика разрушения и анализ предельных состояний в аварийных ситуациях” (проект № 1.1.4).Руководитель — д.т.н., профессор В.В.Москвичев.
Отв. исполнитель — к.т.н. А.М.Лепихин.
Проведен анализ показателей безопасности конструкций с учетом статистики аварий и катастроф. На основе результатов предварительного анализа вероятностей аварий и ущербов осуществлена классификация конструкций по уровням безопасности. Классификация учитывает тип конструкции, характер потенциальных зон разрушений, вероятность разрушения, зону возможного поражения, ущерб. Выделено 6 классов безопасности конструкций. К первому отнесены конструкции машин и механизмов; ко второму – строительные конструкции; третий класс составляют резервуары и нефтепроводы, четвертый класс – газопроводы; пятый – сосуды котельных установок; шестой – сосуды химических производств, оборудование, трубопроводы и реакторы АЭС. Для каждого класса сформулирована номенклатура показателей безопасности и определен расчетно-экспериментальный комплекс их оценки.
Теоретически и экспериментально показано, что, несмотря на уникальность причинно-следственных комплексов, разрушения указанных классов конструкций инициируются в характерных "типовых" зонах, содержащих технологические дефекты и эксплуатационные трещины, имеющих повышенные напряжения и обладающих низкими показателями характеристик механических свойств. Такие "потенциальные зоны разрушения" выделены в качестве базовых элементов риск-анализа конструкций. Для оценки вероятностей разрушений конструкций с учетом наличия таких зон разработаны расчетные модели и методы, основанные на представлениях механики разрушения и теории надежности конструкций. Получены конкретные расчетные соотношения для вероятностей хрупких, квазихрупких и вязких разрушений.
Разработаны модели и методы оценки безопасного остаточного ресурса конструкций с учетом данных технической диагностики объектов.
Выполнены исследования по повышению качества изделий машиностроения. Для повышения надежности и увеличения ресурса изделий предложены методы улучшения качества металла и повышения уровня механических свойств и эксплуатационных характеристик литых деталей двигателей беспилотных летательных аппаратов. Разработаны методы упрочнения поверхностей литых деталей кранов. Разработана технология повышения физико-механических характеристик скользящих контактов токоподводов городского электротранспорта.
Проведены исследования по анализу эффективности инвестиционных проектов организации предприятий малого бизнеса по добыче и переработке графита Курейского месторождения. Показано, что такие проекты позволят создать на территории Красноярского края малые производства по изготовлению изделий машиностроения с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Важнейшие публикации.
2. Lepikhin A.M., Makhutov N.A., Moskvichev V.V., Doronin S.V. Probabilistic modeling of safe crack growth and estimation of the durability of structures // Fatigue Fract. Eng. Mater. Struct. – 2000. – N23. – P. 395-401.
3. Доронин С.В. Численный анализ напряженно-деформированного состояния гусеничной рамы карьерного экскаватора // Изв. ВУЗов. Горный журнал. – 2000. – № 6. – С. 75-80.
4. Доронин С.В., Мухаметчин Р.Х. Анализ расчетных моделей элементов конструкций тяжелых экскаваторов // Труды Рубцовского индустриального института. – 2000. – Вып. 6. – С. 15-19.
5. Доронин С.В., Мухаметчин Р.Х. Нормирование дефектности при автоматизированном проектировании металлоконструкций на основе методов механики разрушения // Труды Рубцовского индустриального института.
– 2000. – Вып. 6. – С. 19-23.
6. Каячева Л.Ф., Лепихин А.М., Черняев И.А. Оценка и страхование техногенных рисков / Современная экономика: проблемы и решения. – Красноярск: КГУ. – 2000. – С. 79-85.
7. Крушенко Г.Г., Талдыкин Ю.А., Усков И.В. Стальные отливки с поверхностно-легированным слоем // Литейное производство. – 2000. – № 3. – С. 21-22.
8. Крушенко Г.Г., Богданов Д.В., Зеер Г.М. Центробежное литье режущих пластинок для дисковых пил // Литейное производство. – 2000. – № 3. – С. 45-46.
9. Крушенко Г.Г., Кокшаров И.И., Торшилова С.И. и др. Анализ дефектности отливок методом экспертных оценок // Заводская лаборатория. – 2000. – № 5. – С. 64-66.
10. Болотин В.Ф., Крушенко Г.Г., Редькин В.Е. и др. Стенд для испытания на износ пары "контактный проводвставка троллейбусная" // Вестник городского электротранспорта России. – 2000. – № 3. – С. 16-18.
11. Крушенко Г.Г., Сабирова Д.Р., Талдыкин Ю.А. и др. Проблема воды // Вода и экология. Проблемы и решения. – 2000. – № 6. – С. 5-8.
12. Петров С.А., Крушенко Г.Г. Безреагентная очистка питьевой воды, сточных вод и промышленных стоков // Вода и экология. Проблемы и решения. – 2000. – № 6. – С. 18-20.
13. Крушенко Г.Г., Сабирова Д.Р., Талдыкин Ю.А. Анализ инвестиционных проектов предприятий города Красноярска, заявленных в I квартале года // Ресурсы регионов России. – 2000. – № 6. – С. 11-15.
14. Смирнов О.М., Крушенко Г.Г. Потенциал Курейского месторождения графита // Ресурсы регионов России. – 2000. – № 6. – С. 21-23.
Тема: “Комплексная оценка природного и техногенного риска в регионах на основе обследования и составления специальных карт зон природных и техногенных катастроф для определения региональных и федеральных приоритетов обеспечения безопасности” (проект 4.1.2).
Руководитель — д.т.н., профессор В.В.Москвичев.
Отв. исполнители: к.т.н. А.М.Лепихин, к.т.н. Л.Ф.Ноженкова, к.ф.-м.н. С.С.Замай.
В рамках работ по декларированию безопасности опасных производственных объектов выполнены оценки техногенного риска химически и взрывопожароопасных промышленных предприятий г. Красноярска и Красноярского края: ОАО "ЦБК", ОАО "Сивинит", ОАО "Минал", ОАО "Саянфольга" и др. Получены данные о вероятных зонах поражений и масштабах возможных потерь при различных сценариях аварий на этих предприятиях. По этим результатам осуществлены корректировки методик оценок риска в части используемых расчетных схем. Полученные оценки являются исходными данными для последующего составления карт природных и техногенных рисков на территории Красноярского края.
(Отделы машиноведения, прикладной информатики)
МЕЖВЕДОМСТВЕННАЯ ПРОГРАММА “СОЗДАНИЕ
НАЦИОНАЛЬНОЙ СЕТИ КОМПЬЮТЕРНЫХ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
ДЛЯ НАУКИ И ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ”
Тема: “Создание интегрированной сети информационного сетевого центра в г. Красноярске” (проект № 2.14).Руководитель: член-корреспондент РАН В.В.Шайдуров.
В течение 2000 года проведена переконфигурация ранее проложенной восьмиволоконной оптической линии связи Красноярский государственный технический университет (КГТУ) – АТС 43/44 путем врезки ответвления на Территориальный центр междугородной связи – 17 (ТЦМС–17), являющийся точкой входа в транссибирскую оптоволоконную магистраль. В течение лета 2000 года проложена восьмиволоконная оптическая линия связи КГТУ – ИВМ СО РАН длиной 3,5 км. После соединения в КГТУ двух участков получилась ветвящаяся оптоволоконная линия связи, соединяющая ИВМ СО РАН, КГТУ, ТЦМС–17, АТС 43/44.
В ИВМ СО РАН установлено быстродействующее коммутирующее оборудование, соединяющее Институт по кабельной системе со зданиями остальных институтов и подразделений КНЦ СО РАН. Таким образом, каждый институт и подразделение КНЦ СО РАН получил возможность доступа к КГТУ, ТЦМС–17 и АТС 43/44 со скоростью 10 Мбит/сек.
На ТЦМС–17 оборудован и введен в экспериментальную эксплуатацию узел доступа магистральной сети RBNet для подключения региональных образовательных и научных сетей. Узел доступа функционирует на базе мощного маршрутизатора CISCO–4500, предоставленного Российским научно–исследовательским институтом развития общественных сетей.
В течение 2000 года ИВМ СО РАН продолжает обеспечивать выход в Интернет подразделений КНЦ СО РАН по каналу RBNet с реальной скоростью 256 Кбит/сек до Новосибирска, 64 Кбит/сек до Москвы, 16 Кбит/сек за рубеж.
После финансовой поддержки Президиума СО РАН Президиум КНЦ СО РАН приобрел в аренду второй канал (Ростелеком), обеспечивающий реальную скорость обмена в сети Интернет 128 Кбит/сек до Москвы и за рубеж.
В настоящий момент ведется логическая переконфигурация сети КНЦ СО РАН для оптимального использования возможностей обоих каналов.
(Отделы прикладной информатики и вычислительной математики)
ПРОГРАММА МИННАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ “НОВЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ И РАЗВИТИЯ РЕГИОНА”
Проект “Мониторинг водных и наземных экосистем Красноярского края”.Организации-соисполнители: КрасГУ, ИВМ СО РАН, ИХХТ СО РАН.
Соруководители: д.ф.-м.н. В.Н. Лопатин, д.х.н. А.И. Рубайло, к.х.н. С.В. Качин.
Разработаны оптические методы и аппаратура, которые дают возможность измерять гидробиологические и гидрохимические характеристики водного объекта: биомассу фитопланктона, первичную продукцию, химическое потребление кислорода, содержание растворенного и адсорбированного органического вещества.
Выполнены исследования хемилюминесценции крови рыб, позволяющие по регистрируемой кинетике генерации активных форм кислорода в системе клеток цельной крови выявить на молекулярном уровне тонкие изменения в механизмах функционирования системы иммуногенеза, не всегда проявляющиеся на клеточном и субклеточном уровнях, но играющих ключевую роль в формировании неспецифической резистентности и развитии патогенетических процессов.
Система методов, разработанных в 2000 г. и ранее, может служить основой экспрессного экологического мониторинга водоемов с большими акваториями, позволяющего обнаружить зоны с выраженными симптомами нарушения благополучия экосистемы.
Важнейшие публикации.
1. Пожиленкова П.В., Апонасенко А.Д., Филимонов В.С. Роль минеральной взвеси в функционировании водных экосистем // Материалы Международной научной конференции “Фундаментальные проблемы воды и водных ресурсов на рубеже третьего тысячелетия”. – Томск. – 2000. – С. 164Макарская Г.В., Тарских С.В., Лопатин В.Н. Метод люминолзависимой хемилюминесценции в оценке состояния иммунного статуса рыб // Тезисы докладов и стендовых сообщений Третьей Верещагинской Байкальской конференции. – Иркутск. – 2000. – С. 135-136.
3. Лопатин В.Н., Апонасенко А.Д., Щур Л.А. Биофизические основы оценки состояния водных экосистем (теория, аппаратура, методы, исследования).
– Новосибирск: Наука, Сибирское предприятие РАН. – 2000. – 360 с.
III. ПРОГРАММЫ ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
Тема: “Алгебро-логические и теоретико-множественные исследования дискретных и случайных систем”.№ гос. регистрации 01.99.00 07784.
Научные руководители: д.ф.-м.н., проф. В.К.Андреев;
д.ф.-м.н., проф. О.Ю.Воробьев; д.ф.-м.н., проф. В.П.Шунков.
Построены фактор-системы уравнений микроконвекции в инвариантных переменных ранга 1 (17 систем) и ранга 2 (76 систем). Некоторые из систем проинтегрированы в квадратурах; им дана физическая интерпретация (А.А.Родионов, В.К.Андреев).
Показано, что основная группа Ли уравнений идеальной несжимаемой жидкости в сферической системе координат при наличии вращательной симметрии имеет нетривиальное расширение (В.К.Андреев).
В основном завершено построение теории T0-групп. Вышла из печати монография “T0-группы”. Почти слойно-конечные группы без инволюций охарактеризованы в классе смешанных групп. Выяснено строение группы, разложимой в обобщенно-равномерное произведение примарных подгрупп.
Построена смешанная группа Голода.
Для 18 из 26 спорадических групп решена проблема В.Д.Мазурова 7. из “Коуровской тетради” (В.П.Шунков, В.И.Сенашов, А.В.Тимофеенко).
Разработаны сет-вариационные методы поиска независимых разбиений конечного множества. Изучены теоретико-множественные структуры зависимости, порожденные вероятностными распределениями случайных конечных абстрактных множеств (СКАМ). Исследованы меры риска в качестве инструментов управления общим страховым процессом (О.Ю.Воробьев, А.А.Новоселов).
Важнейшие публикации.
1. Шунков В.П. Т0-группы. – Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН. – 2000. – 198 с.
2. Сенашов В.И. Характеризация групп с обобщенно черниковской периодической частью // Мат. заметки. – 2000. – Т. 67. – Вып. 2. – С. 270-275.
3. Тимофеенко А.В. Порядки произведений инволюций в порождающих некоторые простые группы тройках элементов порядка 2 // Труды международной конференции “Симметрия и дифференциальные уравнения”. – Красноярск. – 2000. – С. 215-218.
4. Шунков В.П., Сенашов В.И. Теория групп в Институте вычислительного моделирования СО РАН // Труды международной конференции “Симметрия и дифференциальные уравнения”. – Красноярск: ИВМ СО РАН. – 2000. – С. 267-269.
5. Воробьев О.Ю. Энтропийные методы случайно-множественного статистического анализа // Вычислительные технологии. – 1999. – Том 4. – С. 24-42.
6. Воробьев О.Ю. Кусочно-независимый СКАМ ряд. – Красноярск: ИВМ СО РАН. – 2000. – 15 с. (Деп. ВИНИТИ 10.07.2000, № 1904-B00).
7. Новоселов А.А. О пополнении системы предпочтений // Тез. Докл. I Всесибирского конгресса женщин-математиков. – Красноярск. – 2000. – С.
8. Новоселов А.А. Инвариантность характеристик процессов риска относительно преобразований параметров // Тезисы докладов III Всероссийского семинара “Моделирование неравновесных систем”. – Красноярск:
ИВМ СО РАН. – 2000. – С. 169-170.
9. Новоселов А.А. Теория риска: принятие решений в условиях неопределенности // Тез. докл. III-го Всероссийского семинара “Моделирование неравновесных систем”. – Красноярск: ИВМ СО РАН. – 2000. – С. 171Новоселов А.А. О монотонности и выпуклости некоторых мер риска // Тез. докл. III Всероссийского семинара “Моделирование неравновесных систем”. – Красноярск: ИВМ СО РАН. – 2000. – С. 173-175.
11. Иванюкова И.В., Воробьев О.Ю. Визуализация статистических данных, заданных в абстрактном пространстве. – Красноярск: ИВМ СО РАН. – 2000. – 15 с. (Деп. ВИНИТИ 10.07.2000, № 1903-B00).
12. Андреев В.К. Групповые свойства уравнений вращательно-симметричных движений идеальной жидкости // Труды II Международной конференции "Симметрия и дифференциальные уравнения". – Красноярск: ИВМ СО РАН. – 2000. – С. 14-17.
13. Родионов А.А. Оптимальная система подалгебр второго порядка уравнений микроконвекции // Сб. Труды семинара "Математическое моделирование в механике". – Красноярск: ИВМ СО РАН. – 2000. – С. 120- (Деп. ВИНИТИ 06.06.00, № 1625-1300).
14. Родионов А.А. Некоторые точные решения уравнений микроконвекции // Труды ІІ Международной конференции "Симметрия и дифференциальные уравнения". – Красноярск: ИВМ СО РАН. – 2000. – С. 186-189.
(Отдел вычислительной математики и нелинейных задач механики) Тема: “Математическое моделирование и экспериментальное исследование структурной и функциональной организации водных экосистем на основе дисперсных границ раздела”.
№ гос. регистрации 01.99.00 07793.
Научные руководитель – д.ф.-м.н. В.Н.Лопатин.
Рассмотрены основные механизмы, формирующие структуру светового поля при взаимодействии зондирующего электромагнитного излучения с
«