«МОСКВА 2001 УДК 06, 050, 001 ББК 73 О.88 Без объявления Издательство Наука, 2001 ISBN 5-02-013108-3 ВВЕДЕНИЕ В 2000 году Российская академия наук направляла усилия на проведение фундаментальных исследований, поддержку ...»

ОТЧЕТ

О ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

РОССИЙСКОЙ

АКАДЕМИИ НАУК

в 2000 году

Основные результаты в области

естественных, технических,

гуманитарных и общественных

наук

МОСКВА 2001 УДК 06, 050, 001 ББК 73 О.88 Без объявления Издательство «Наука», 2001 ISBN 5-02-013108-3

ВВЕДЕНИЕ

В 2000 году Российская академия наук направляла усилия на проведение фундаментальных исследований, поддержку ведущих научных школ, укрепление кадрового потенциала, повышение технической оснащенности научных исследований; продолжалось совершенствование сети и структуры научных учреждений. Научные коллективы Академии добились новых успехов в фундаментальных и прикладных исследованиях, в завершении разработок, готовых к практическому использованию.

Укрепилось понимание руководством страны и общественностью возрастающей роли науки в переходе к экономическому росту в нашей стране. Этому процессу, несомненно, содействовало мировое признание достижений ученых Академии, присуждение Нобелевской премии по физике 2000 года академику Ж.И.

Алферову.

В отчетном 2000 году научные учреждения и организации Российской академии наук проводили научные исследования в рамках программ фундаментальных исследований Российской академии наук, Федеральной целевой научно-технической программы на 1996–2000 годы “Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения”, иных федеральных целевых и президентских программ, а также по инициативной тематике.

В отчет Российской академии наук включены наиболее важные результаты фундаментальных и прикладных исследований в области естественных, технических, гуманитарных и общественных наук, полученные в 2000 году в научных учреждениях РАН, а также членами Академии и возглавляемыми ими коллективами в отраслевых академиях наук, университетах и других вузах, государственных научных центрах, отраслевых научных учреждениях.

Результаты исследований в основных областях науки изложены в традиционном порядке их следования.

После изложения результата приведено название научного учреждения (в скобках) в принятом сокращении (см. список сокращений).

В приложении дан перечень работ, удостоенных в 2000 году Государственных премий Российской Федерации, премий Президента Российской Федерации, премий Правительства Российской Федерации, золотых медалей и именных премий Российской академии наук.

Отчет подготовлен Организационно-аналитическим управлением РАН на основе отчетных материалов, представленных специализированными отделениями РАН.

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

[Председатель экспертного совета по физико-математическим наукам, вице-президент РАН академик А.Ф.Андреев]

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

[Академик-секретарь Отделения академик Л.Д.Фаддеев] Алгебра, теория чисел и математическая логика Для почти всех общих проекций доказана гипотеза Кизини, утверждающая, что алгебраическая проективная поверхность степени больше 4 однозначно восстанавливается по кривой ветвления общей проекции этой поверхности на плоскость. В частности, доказано, что гипотеза Кизини верна для общих проекций поверхностей основного типа, вложенных в проективное пространство при помощи m-кратного канонического класса. Этот результат имеет много важных приложений, относящихся к проблеме нахождения инвариантов, различающих симплектические структуры, определяемые комплексными структурами на проективных поверхностях. (МИАН) Одной из важнейших характеристик алгебраических многообразий является понятие жесткости. Для алгебраических многообразий с пучком гиперповерхностей Фано индекса 1 произвольной размерности, если они регулярны и выполнено так называемое K2-условие, доказана их бирациональная жесткость. Отсюда следует отсутствие на таких многообразиях других структур расслоений Фано и, в частности, нерациональность этих многообразий, а также совпадение их групп бирациональных и бирегулярных автоморфизмов. (МИАН) Получено обобщение отображения Кричевера на алгебраические многообразия любой размерности. По набору данных: n-мерная схема, флаг обильных дивизоров на ней, локальные параметры флага, локальносвободный пучок и его тривиализация строится подпространство в n-мерном локальном поле, ассоциированном с этим флагом. По полученному подпространству явно пишется резольвента, вычисляющая когомологии пучка. Для построенного отображения была также получена теорема восстановления, утверждающая, что исходные алгебро-геометрические данные полностью определяются своим образом-подпространством в n-мерном локальном поле в случае, когда исходная схема Коэно Маколеева. (МИАН) Доказано, что множество целых октав Кели с примарной нормой является свободной квазигруппой с (п3+1)/2 образующими, и найдена нижняя оценка для обхвата графов Кэли (относительно симметризованной системы образующих) некоторых ее фактор-квазигрупп. (ПОМИ РАН) Доказана теорема чистоты для квадратичных пространств над локальным регулярным кольцом, содержащим поле. (ПОМИ РАН) Найдена комбинаторная формула для кратности вхождения веса в тензорное представление супералгебры Ли. Произведено развернутое исследование комбинаторики таблиц Юнга. (ПОМИ РАН) Для ассоциативных конформных алгебр построена теория базисов Гребнера - Ширшова, основанная на доказанной лемме о композиции-Diamond для этих алгебр. (ИМ СО РАН) Доказано, что в многообразии групп монотонных преобразований линейно упорядоченного множества имеется наибольшее собственное подмногообразие и указаны тождества, задающее это подмногообразие.

(ИМ СО РАН) Получено исчерпывающее описание групп, содержащих элементы всех порядков, не превосходящих 5, и не содержащих элементов других порядков; доказано, в частности, что эти группы локально конечны.

(ИМ СО РАН) Построено расширение поля рациональных чисел, сочетающее в себе достоинства всех полей вещественных и p-адических чисел, имеющее разрешимую элементарную теорию и удовлетворяющее локально-глобальному принципу Хассе. Найдены легко применимые достаточные условия, при которых арифметический локально-глобальный принцип следует из геометрического. (ИМ СО РАН) Решена сложная проблема описания суперинтуиционистских логик, обладающих проективным свойством Бета. Доказано, что в континуальном семействе суперинтуиционистских логик существуют в точности 16 логик с проективным свойством Бета. Найдены аксиоматизация и семантическая характеризация всех указанных логик. Получено исчерпывающее описание позитивных логик, обладающих проективным свойством Бета. Их оказалось 7. Доказана разрешимость проективного свойства Бета в семействах суперинтуиционистских и позитивных логик. (ИМ СО РАН) Положительно решена известная проблема о том, что любая конечно порожденная подгруппа группы Кокстера либо содержит свободную неабелеву подгруппу, либо является почти абелевой. (ИМ СО РАН) Классифицированы абсолютно неприводимые квазипростые линейные группы степени не выше 27 над полем простого порядка p>3, которые поднимаются в общую линейную группу той же степени над кольцом вычетов по модулю pk для k>1.(ИММ УрО РАН) Показано, что корневые системы в пространствах с однократно вырожденной метрикой сигнатуры (+,…,+,0) есть в точности корневые системы аффинных алгебр Каца - Муди. (ИММ УрО РАН) Найдены необходимые и достаточные условия, при которых правоупорядочиваемая группа допускает конечное число правых порядков в виде существования определенного рационального ряда группы. (ИПМИ КарНЦ РАН) Доказана многомерная версия трехмерной теоремы Минковского о связности графа, составленного из минимальных систем узлов решетки. Полностью изучена структура минимальных систем узлов трехмерных решеток. (ИПМ ДВО РАН) Развито описание дискретной геометрии пространств модулей с помощью матричных моделей и введены матричные модели с внешним полем и неполиномиальными потенциалами. Исследованы интегрируемые системы на графах и доказана их связь с геометрическими характеристиками соответствующих модулярных пространств. Предложена дискретизация пространств модулей комплексных кривых и построена матричная модель, задающая производящую функцию для соответствующих индексов пересечений и индексов вырождений алгебраических кривых. Установлено точное соотношение между матричными моделями, описывающими непрерывные и дискретные пространства модулей. Метод соответствия расширен на другие матричные модели с внешним полем и логарифмическим потенциалом и установлены точные соотношения и преобразования времен, связывающие модели с различными потенциалами. Найдена связь данных теории рассеяния на бесконечном графе с алгебро-геометрической характеристикой данного графа – L -функцией Ихары - Сельберга. (МИАН) Знаменитая теорема Вороного утверждает, что для каждого примитивного параллелоэдра существует аффинно-эквивалентный ему параллелоэдр Дирихле - Вороного. Доказано, что такой параллелоэдр Дирихле-Вороного единствен с точностью до подобия. Доказано, что для каждого типа n-мерных параллелоэдров найдется конечное число так называемых коренных (базисных) параллелоэдров, размерности не выше n и так расположенных в En, что каждый параллелоэдр указанного типа с точностью до аффинного преобразования представим в виде суммы Минковского с неотрицательными коэффициентами указанных коренных параллелоэдров. Из этого следует, например, что каждый четырехмерный параллелоэдр с точностью до аффинного преобразования раскладывается в указанную сумму правильного 24-гранника и его ребер. (МИАН) Доказано, что для любой дискретной группы движений пространства постоянной кривизны произвольной размерности, обладающей компактной фундаментальной областью, существует лишь конечное число комбинаторных типов правильных разбиений Дирихле - Вороного. Полициклы, т.е.

клеточные разбиения диска, которые допускают непрерывное локально гомеоморфное клеточное отображение в платоново разбиение сферы, евклидовой плоскости или плоскости Лобачевского, имеют важные приложения. Найден критерий того, что заданный граф является реберным остовом некоторого полицикла. (МИАН) Найден критерий, когда односвязное d-мерное пространство постоянной кривизны разбивается правильным образом на многогранники, конгруэнтные данному выпуклому многограннику P. Доказано, что если семейство разбиений пространства (евклидова или Лобачевского) с конечным протомножеством и некоторым локальным правилом не более чем счетно, то среди этих разбиений хотя бы одно кристаллографическое. Эта теорема обобщает известные результаты о несчетности так называемых апериодических семейств. (МИАН) Открыта связь между масловской деквантизацией полукольца положительных вещественных чисел и конструкцией склеивания вещественных алгебраических многообразий. (ПОМИ РАН) Ранее угаданные дискретные комбинаторные модели классифицирущих пространств кусочнолинейных расслоений удалось поместить в классическую серию Сигала конструкций классифицирующих пространств симплициальных групп и слоений. (ПОМИ РАН) Доказана гипотеза Левнера о том, что индекс любой изолированной омбилической точки не может быть больше 1. Из этого результата следуют глубокие выводы о локальном строении сети линий кривизны поверхности вблизи ее омбилической точки. Так, на поверхности диффеоморфной сферы существует, по крайней мере, две омбилических точки (гипотеза Каратеодори). (ИМ СО РАН) Построен пример интегрируемой системы (геодезического потока на компактном аналитическом многообразии), которая имеет положительную топологическую энтропию. (ИМ СО РАН, МГУ) Получены критерии -компактности линейных замкнутых подпространств пространств непрерывных функций в топологии простой сходимости. (ИММ УрО РАН) Доказано, что квадрат прямой R в топологии стрелки уплотняется (т.е., непрерывно и взаимно однозначно) на куб прямой в той же топологии. ( ИММ УрО РАН) Доказан более сильный вариант классической теоремы Александера о существовании общего звездного подразделения двух триангуляций одного многообразия. (ИММ УрО РАН) Ранее были обнаружены пять элементарных полиэдров, из которых возможно склеить простой спайн для любого замкнутого многообразия Вальдхаузена. Удалось найти единообразный способ генерации трех из пяти элементарных полиэдров. Результат важен для поиска закономерностей в массиве элементарных полиэдров, достаточных для построения минимальных спайнов многообразий различных классов. ( ИММ УрО РАН) Математический анализ, дифференциальные уравнения и математическая физика Введение специальных метрик является одной из классических и трудных задач при изучении римановых многообразий. Одним из примеров таких метрик является расстояние Карно - Каратеодори на римановом многообразии, с заданным на нем вполне неголономным распределением. Представляет большой интерес вопрос о регулярности подобных субримановых метрик. Автор описал ситуацию для субримановых структур общего положения. В частности, им получен следующий неожиданный факт: если размерность многообразия достаточно велика, а размерность распределения больше 2, тогда субримановы шары и сферы субаналитичны, а функции расстояния ввести нельзя. (МИАН) Для весовых и невесовых пространств Соболева получены теоремы вложения в невесовые и весовые пространства Лебега и теоремы о компактности таких вложений для областей с нерегулярной границей. Для невесовых пространств и области с -условием Джона ( > 1) полученные условия являются окончательными. Для пространств Соболева функций гладкости >1 теорем такого рода не было. (МИАН) Исследовано приближение Хартри - Фока - Боголюбова в моделях с четырехфермионным взаимодействием. Для точно решаемой модели с парным четырехфермионным взаимодействием, представляющей интерес в теории сверхпроводимости, показано, что можно построить асимптотически точное решение, используя метод аппроксимирующих гамильтонианов. Доказана теорема, позволяющая вычислить асимптотически точно в термодинамическом пределе плотность свободной энергии при достаточно общих условиях, наложенных на параметры модельной системы. Предложен также приближенный метод исследования моделей с четырехфермионным взаимодействием общего вида, позволяющий исследовать динамические свойства этих моделей. В качестве иллюстрации эффективности предлагаемого подхода рассмотрена модель Бардина – Купера - Шриффера, играющая важную роль в теории сверхпроводимости. (МИАН) Рассмотрена задача о динамической устойчивости солитонных решений гамильтоновых уравнений, описывающих плоские волны в нелинейных упругих композитных средах при наличии и отсутствии анизотропии. В анизотропном случае получено два двупараметрических солитонных семейства: быстрое и медленное; при отсутствии анизотропии имеется одно трехпараметрическое солитонное семейство.

Показано, что солитоны из медленного семейства в анизотропном композите и солитоны в изотропном композите динамически устойчивы, если их скорости лежат в определенном диапазоне устойчивости.

Исследованы также проблемы неустойчивости быстрого солитонного семейства в анизотропном случае и представителей солитонных семейств, скорости которых лежат вне диапазона устойчивости при наличии и отсутствии анизотропии. (МИАН) Установлено, что в пространстве функций, асимптотически (а также сильно асимптотически) приближающихся к многочленам не выше данной степени, можно ввести такую почти норму, что в метрике, ею порожденной, пространство будет полным. Получены эквивалентные почти нормы. Установлены теоремы вложения для рассматриваемых почти нормированных пространств. Эти результаты дают новый подход к решению задач для нормальных систем обыкновенных дифференциальных уравнений с асимптотическими начальными данными. (МИАН) Исследованы найденные ранее автором два критерия (типа теоремы Ф. Рисса и типа теоремы Литтлвуда - Пэли для аналитических функций) того, чтобы решение эллиптического уравнения второго порядка имело предел (в L ) на границе. Показано, что для уравнений более высокого порядка соответствующие утверждения перестают быть критериями: условие Рисса лишь необходимо, а условие Литтлвуда - Пэли лишь достаточно для существования предела. Получен критерий существования граничных значений для решений (метагармонического) уравнения P()u(x,y) = 0 (где x R, y > 0), где P - произвольный многочлен степени m 1. (МИАН) Вычислены некоторые функциональные интегралы по мере Боголюбова в пространстве непрерывных функций. Построены приближенные формулы, точные для функциональных многочленов заданной степени, а также формулы, точные для интегрируемых функционалов более широкого класса. Доказано неравенство для следов и получена оценка сверху для гиббсовского равновесного среднего от квадрата оператора координаты в случае одномерного нелинейного осциллятора с положительным симметричным взаимодействием. (МИАН) Изучена равномерная сходимость диагональных аппроксимаций Паде для класса функций, являющихся естественным обобщением гиперэллиптических. Для этого изучается определенная краевая задача Римана на соответствующей гиперэллиптической римановой поверхности. В терминах решения этой задачи получена формула сильной асимптотики для ортогональных полиномов – знаменателей аппроксимаций Паде. При достаточно общих предположениях доказан один из вариантов широко известной гипотезы Бейкера - Гамелля - Уиллса. (МИАН) Рассмотрены электромагнитные взаимодействия в электрически нейтральной плазме с точки зрения алгебраических аспектов калибровочных теорий поля (поля Янга - Милса). Описаны статические равновесные конфигурации в виде топологически стабильных солитонов, которые имеют структуру заузленных потоков магнитных полей. Построена реалистическая теоретико-полевая модель двухкомпонентной плазмы; показано, что устойчивые локализованные солитоны могут существовать в плазме конечной плотности. Эти солитоны требуют наличия нетривиального электрического поля, т.е.

аргументы обычной магнетогидродинамики недостаточны для описания нетривиальных структур внутри плазмы. (ПОМИ РАН) Сформулирована квантовая дискретная модель Лиувилля в режиме сильной связи (центральный заряд с лежит в области 1 < c < 25), как хорошо определенная квантовая система с унитарным оператором эволюции. Теория самодуальна: существует два экспоненциальных поля, связанных эрмитовским сопряжением, которые удовлетворяют двум дискретным квантовым уравнениям Лиувилля и лежат в коммутирующих подалгебрах квантовой алгебры наблюдаемых величин. (ПОМИ РАН) Получены важные результаты в области канонической (внешне-внутренней) факторизации в различных классах аналитических функций, гладких вплоть до границы, и в изучении ядра операторов Теплица, действующих в пространствах Харди. Полностью описаны модули класса аналитических функций с ограниченной средней осцилляцией. Полученное условие на модули представляет собой любопытный логарифмический аналог известного условия Макенхоупта, возникающего в связи с весовыми оценками сингулярных интегралов. (ПОМИ РАН) Подробно исследованы асимптотики общего и некоторых специальных решений пятого уравнения Пенлеве. С учетом приложений, изучена более общая система обыкновенных дифференциальных уравнений, которая определяет изомонодромные деформации для матричного линейного обыкновенного дифференциального уравнения специального вида. (ПОМИ РАН) Разработана новая форма метода модулей, основанная на построении допустимой метрики в задаче о специальном экстремальном разбиении римановой сферы в семействе неналегающих областей. Установлена симметрия экстремальных конфигураций и получено решение классической задачи о максимуме конформного инварианта, содержащего произведение конформных радиусов неналегающих односвязных областей, в случае пяти областей. (ПОМИ РАН) Доказан ряд теорем о симметрии операторов - аналогов S-матриц - в теории рассеяния волн на конических сингулярностях. Найдены выражения для волновых полей в задачах рассеяния на сингулярностях рассеивателей и в особых областях. На основе вариационных соображений доказано существование некоторых типов поверхностных волн. (ПОМИ РАН) Установлены коэрцитивные оценки в классах Гельдера и Соболева для решений задачи Коши и первой начально-краевой задачи для линеаризованной модифицированной системы Навье - Стокса. Даны достаточные условия, когда функция является мультипликатором в классах Гельдера с неоднородной метрикой. (ПОМИ РАН) Построен квантовый аналог канонического преобразования и его производящей функции в квантовом методе для обратной задачи рассеяния. Для конкретной дискретной модели построено квантовое преобразование Бэклунда. (ПОМИ РАН) Построена теория векторов Уиттекера для представлений основной серии, выведены явные интегральные формулы для собственных функций открытой релятивистской цепочки Тоды. (ПОМИ РАН) Исследованы одновременные корреляционные функции спиновых цепочек старшего спина. Получены интегральные представления для корреляционных функций XXX модели спина 1 в термодинамическом пределе; вычислены температурные разновременные корреляционные функции XXZ магнетика Гейзенберга спина 1/2 в пределе бесконечной анизотропии; найдены представления для температурных разновременных корреляционных функций XY магнетика Гейзенберга в терминах определителей Фредгольма линейных интегральных операторов с матричным ядром. (ПОМИ РАН) Получены критерии разрешимости задачи Коши для произвольного оператора свертки в пространствах аналитических функций и разрешимости системы неоднородных уравнений свертки в гладких выпуклых областях комплексной плоскости. (ИМсВЦ УфНЦ РАН) Найдено конечное число обыкновенных дифференциальных уравнений, которые носят универсальный характер и служат для описания асимптотических решений дифференциальных уравнений в частных производных вблизи точек сборки медленно меняющихся положений равновесия. (ИМсВЦ УфНЦ РАН) Доказана единственность определения потенциала стационарного уравнения Шредингера по частичному отображению Дирихле - Неймана. (ИМ СО РАН) Различные эффекты, имеющие отношение к физике, биологии, медицине, нейросетям, вполне приемлемо описываются в терминах больших популяций резонаторов с нелинейной связью, часто при наличии шума. Для возникающей в теории синхронизации резонаторов задачи для параболического уравнения с малым параметром при старших производных по части пространственных переменных получены равномерные по малому параметру оценки решения в сильных нормах и обоснован предельный переход. (ИМ СО РАН) Получено решение проблемы П.П.Белинского о топологических вложениях, сохраняющих конформные модули, при минимальных требованиях регулярности. (ИМ СО РАН) На основании теоретического изучения интерференционных картин в распадах основного состояния векторного чармония показано, что относительная фаза между однофотонной и трёхглюонной амплитудами распада велика, около 90 градусов. Этот неожиданный результат важен для исследования нарушения инвариантности относительно зарядового сопряжения и пространственного отражения. Интересно отметить, что более десяти лет ни группы МАРК III (США) и ДМ2 (Франция), ни многочисленные теоретические пользователи их данных не замечали это фундаментальное свойство амплитуд, следующее из экспериментов на их же установках. (ИМ СО РАН) Получена неулучшаемая оценка снизу точной константы в неравенстве Джексона - Стечкина между наилучшим среднеквадратичным приближением периодической функции произвольным конечномерным подпространством из L2 и ее модулем гладкости, порожденным конечно-разностным оператором с переменными коэффициентами. (ИММ УрО РАН) Исследовано поведение решения эллиптического уравнения второго порядка с малым параметром при одной из старших производных. Когда предельное уравнение является обыкновенным дифференциальным уравнением, построено и обосновано асимптотическое разложение решения первой краевой задачи для двумерной области с кусочно-гладкой границей. (ИММ УрО РАН) Даны новые приложения теории потенциала в геометрической теории функций. Доказаны теоремы единственности для обобщенного приведенного модуля, установлена связь между емкостью конденсатора и модулем семейства разделяющих поверхностей, существование и единственность экстремальных функций в проблеме модуля на поверхности. (ИПМ ДВО РАН) Получены критерии ограниченности и компактности для новых классов интегральных операторов и оценки аппроксимативных чисел. Получены приложения к теоремам вложения пространств Соболева. (ВЦ ДВО РАН) Для краевых задач с несогласованным вырождением исходных данных создана методика выделения классов единственности R-обобщенного решения. На основе доказанных теорем получена оценка нормы регуляризатора сингулярности, позволяющая определить параметры весового пространства, в котором Rобобщенное решение единственно. (ВЦ ДВО РАН) Для эллиптического уравнения с оператором Бесселя в зависимости от некоторых параметров в четверти круга построены полные системы собственных функций, являющихся решениями уравнения с оператором Бесселя и удовлетворяющих некоторым однородным краевым условиям. (ВЦ ДВО РАН) Дано описание всех регулярных конусов в гильбертовом пространстве, а также описание регулярных круглых конусов в пространстве абсолютно суммируемых последовательностей. (ИПМИ ВНЦ) Получен новый аналог альтертативы Фредгольма для мажорируемых операторов в пространствах со смешанной нормой. (ИПМИ ВНЦ) Установлена структура спектра гамильтонианов любых положительных атомарных ионов в однородном магнитном поле. (НИРФИ при ННГУ) Теория вероятностей и математическая статистика Получены необходимые и достаточные условия в предсказуемых терминах аппроксимируемости в метрике полной вариации произвольной последовательности статистических моделей (с выпуклым параметрическим множеством) последовательностью моделей экспоненциального типа; найдены соответствующие асимптотические разложения для логарифма отношения правдоподобия. Основные результаты относятся к случаю, когда исходные статистические модели заданы на пространстве с фильтрацией. Это приводит к возможности более широкого толкования термина «модели экспоненциального типа» для аппроксимирующих последовательностей и позволяет, наряду с классическими экспоненциальными семействами вероятностных мер, рассматривать более общие аппроксимации, характерные для современных задач асимптотической статистики случайных процессов.

(МИАН) Для двух независимых последовательностей независимых испытаний с конечным множеством исходов рассматривается набор случайных величин, равных количествам пар s-цепочек, взятых из первой и второй последовательностей и различающихся в заданном числе позиций. Найдены условия, при которых совместное распределение таких величин аппроксимируется многомерным сложным пуассоновским распределением. (МИАН) В процессе исследования асимптотически оптимальных оценок ряда непараметрических задач оценивания (оценивание сигнала в белом шуме, плотности распределения, спектральной плотности) в предположении, что оцениваемая функция принадлежит известному классу целых функций с заданными ограничениями на их рост, найден порядок убывания рисков асимптотически оптимальных оценок.

Приведены конкретные конструкции оценок, асимптотическое поведение риска которых по порядку совпадает с оптимальным. (ПОМИ РАН) Составлены систематические таблицы явных формул распределения для различных функционалов от броуновского движения, бесселевских процессов, процесса Орнштейна - Уленбека, радиального процесса Орнштейна - Уленбека, геометрического броуновского движения. Получен ряд новых формул для распределения интегральных функционалов от вышеуказанных процессов, экспоненциальных броуновских функционалов и т.д. (ПОМИ РАН) Получены исчерпывающие ответы на вопросы о том, как ведут себя вероятности редких событий перегрузки сложных коммуникационных систем для двумерных моделей. Показано, что для трехмерных моделей столь же исчерпывающие ответы невозможны. (ИМ СО РАН) Получены конструктивные условия идентифицируемости параметров матричных линейных дифференциальных и разностных уравнений по наблюдениям решений в стохастическом и детерминированном случаях. (ИМ СО РАН) Найдены новые приложения метода ранговой факторизации для решения многопараметрических задач алгебры с полиномиальным и рациональным вхождением параметров. Найдены новый подход к решению обратных задач на собственные значения матрицы и реализующий его алгоритм и новый метод проведения анализа структуры конечного спектра многопараметрических полиномиальных матриц, основанный на использовании ранговой факторизации. (ПОМИ РАН) Разработана конструктивная геометрическая теория экстремальных многочленов, включая их классификацию и формульные представления через спецфункции алгебраических кривых (римановы тетафункции и функции Шотки). Созданы реализуемые вычислительные алгоритмы построения многочленов, экстремальных на нескольких отрезках. (ИВМ РАН) Предложена принципиально новая форма описания предметных областей при создании компьютерных учебников, что облегчает как поиск научных фактов, так и установление связей между отдельными фактами.

Эта форма реализована для расширенного компьютерного курса линейной алгебры, ориентированного на использование сети ИНТЕРНЕТ для организации дистанционного обучения. (ИВМ РАН) Получен алгебраический аналог принципа наибольших объемов, на его основе разработаны новые алгоритмы аппроксимации матриц и пакет на базе вычислительного кластера НИВЦ МГУ. (ИВМ РАН) Завершен цикл исследований по разработке основных положений математической теории уравнений кинетики коагуляции-дробления и кинетического уравнения Смолуховского. (ИВМ РАН) Проведено исследование разностных аналогов вариационных задач об усвоении данных, разработаны и обоснованы численные методы их решения. (ИВМ РАН) Разработан и теоретически обоснован новый метод решения эллиптических уравнений и систем уравнений, возникающих при численном моделировании течений вязкой несжимаемой жидкости с движущимися в ней твердыми частицами и при численном моделировании композитных материалов. (ИВМ РАН) Построена математическая модель адаптации иммунной системы к патогену. Исследована применимость критерия минимума диссипации энергии для оценки эффективности системы иммунитета.

(ИВМ РАН) Найдены достаточные условия, гарантирующие положительность классических полиномиальных сплайнов максимальной гладкости, интерполирующих на равномерной сетке положительную функцию.

(ИМ СО РАН) Получено неулучшаемое описание строения окрестности ребра в связных плоских графах, из которого, в частности, следует точная верхняя оценка для глубины асимметрии плоских графов, т.е. наименьшего числа ребер, удаление которых приводит к образованию нетривиального автоморфизма. (ИМ СО РАН) Получены новые достаточные условия существования коллективных решений (в том числе комитетов) несовместных систем абстрактных включений в терминах рецессивных конусов множеств в заданной точке.

( ИММ УрО РАН) Разработаны алгоритмы решения задач динамической реконструкции и гарантированного управления нелинейными распределенными системами в случае, когда управления сосредоточены в краевых условиях Дирихле. (ИММ УрО РАН) Разработаны математические модели нелинейной динамики биосистем с учетом их адаптивных возможностей и неопределенности данных о них. Исследованы свойства решений в разработанных моделях в применении к биологическим сообществам. (ИПМ ДВО РАН) На основе методов динамического программирования найдено решение игровой задачи, в которой игроки совершают взаимный выбор,стараясь найти партнера с максимальным значением качества, не зная при этом своего качества, а зная лишь его распределение вероятностей. (ИПМИ КарНЦ РАН)

ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА

[Академик-секретарь Отделения академик А.Н.Скринский] Исследована геометрическая структура квантования калибровочных теорий, использующего симметрию Бэкки – Руэ – Стора - Тютина (БРСТ). Показано, что многообразие нулей БРСТ - дифференциала имеет естественную пуассонову структуру, а его геометрия определяет физические наблюдаемые и калибровочные преобразования и выявляет соотношение между различными формализмами геометрического квантования.

Установлена связь БРСТ - квантования с деформационным квантованием Федосова. Эти результаты существенны для исследования топологических калибровочных моделей и для последовательного квантования динамических систем с геометрически нетривиальным фазовым пространством.

Разработан метод эффективного построения унитарных представлений бесконечномерных алгебр симметрий, возникающих в моделях конформной теории поля. Найденные реализации представлений поновому освещают интегрируемые модели статистической физики, в частности, метод волновой функции Бете, а разработанный пример N=2 супералгебры Вирасоро и аффинной алгебры (2) имеет прямое приложение к вычислению корреляционных функций в модели сегнетоэлектрика.

Вейвлет-анализом взаимодействия ядер с большой множественностью найдены кольцевые особенности расположения частиц на мишенных диаграммах, свидетельствующие в пользу излучения черенковских глюонов. (ОТФ ФИАН) Построена реалистическая модель великого объединения с сильной связью, в которой суперсимметричные мягкие члены в лагранжиане определяют время жизни протона и массы нейтрино.

Предложен новый механизм, объясняющий наличие трёх поколений в стандартной модели, как следствие многомерной теории с одним поколением.

Дан анализ рождения, t - кварка вблизи порога. Методами правила сумм с высокой точностью вычислена масса b-кварка. Вычислена эффективная электромагнитная константа и проанализировано её влияние на определение массы бозона Хиггса. (ИЯИ РАН) В рамках U-матричного подхода объяснён и количественно описан быстрый рост с энергией сечений поглощения виртуальных фотонов, открытый недавно на ep-коллайдере HERA.

На базе квантовой хромодинамики (КХД) показано, что энергетическое поведение среднего числа адронов в глубоконеупругих процессах, измеренное на коллайдере HERA, определяется как пертурбативными, так и непертурбативными эффектами, причем с ростом виртуальности фотона средняя множественность слабо возрастает («эффект Янга»).

На основе правил сумм КХД теоретически получено время жизни Bc-мезона, хорошо согласующееся с имеющимися экспериментальными данными. (ИФВЭ) Вычислены радиационные поправки 3 ln() к тонкому расщеплению основного состояния позитрония и мюония и к аннигиляции пара- и орто-позитрония. Это позволило, в частности, получить наиболее точное значение отношения масс мюона и электрона. (ИЯФ СО РАН) Дана оценка числа возможных событий регистрации реакции рождения пары гипотетических сверхтяжелых дираковских нейтрино с массой порядка 50 ГэВ на электрон-позитронных коллайдерах LEPII и TESLA. Вычислено время жизни прелестного лямбда-бариона в кварковой модели на световом конусе.

(ИТЭФ) Построена аналитическая теория возмущений, связывающая между собой ренорминвариантные эффективные параметры связи (s) и, а также нестепенные разложения теории возмущений для наблюдаемых во времени-подобной и евклидовой областях, свободные от нефизических сингулярностей и отличающиеся улучшенной сходимостью в инфракрасной области. Получено усредненное значение 0.124, заметно отличающееся от «мирового среднего» 0.118.

С использованием принципов симметрии и подобия, получено аналитическое выражение инклюзивного сечения рождения частиц, ядерных фрагментов и антиядер в релятивистских ядерных столкновениях в центральной области быстрот (у=0). Показано, что эффективное число нуклонов, участвующих в ядерных взаимодействиях, падает с ростом энергии и сечение стремится к постоянной величине, равной для частиц и античастиц. Результаты согласуются с имеющимися экспериментальными данными и дают возможность предсказать асимптотическое поведение указанного сечения. (ОИЯИ) В эксперименте на ускорителе У-70 с помощью установки ВЕС исследована реакция -рN, в которой наблюдается рождение экзотического состояния (1800), ранее открытого в этом же эксперименте в реакциях с -мезонами в конечном состоянии. (ИФВЭ) В эксперименте на 6-метровом спектрометре на ускорителе У-70 ИФВЭ обнаружен новый узкий резонанс в системе SS с массой 1547 МэВ. (ИТЭФ) В эксперименте на установке СФИНКС на ускорителе У-70 проведен анализ дифракционной реакции р+С[+0]+Х при энергии протонов 70 ГэВ. В спектре масс[+0] системы впервые наблюдена структура с массой и шириной М=1995±18 МэВ, Г=90±32 МэВ. Оценка сечения дает величину =182 ±38 нб/нуклон.

(ИФВЭ, ИТЭФ) Завершены продолжавшиеся более 25 лет эксперименты на e+e- - коллайдере ВЭПП-2М. Суммарная интегральная светимость на детекторах КМД-2 и СНД составила более 65 обратных пикобарн.

Зарегистрировано 4 миллиарда событий. Впервые обнаружены распады,4 (детектор КМД-2) и,00 (детектор СНД). (ИЯФ СО РАН) Подтверждено наличие структуры в сечении процесса рождения трех -мезонов в области энергии 2Е=1200 МэВ, обнаруженной в 1999 году. Эта структура может быть связана с новым резонансом из семейства -мезонов. (ИЯФ СО РАН) С помощью детектора СНД экспериментально подтверждена с увеличением точности до 1% e - µуниверсальность в распаде -мезона. (ИЯФ СО РАН) На ускорителе У-10 ИТЭФ с помощью установки СПИН впервые измерены параметры вращения спина в упругом пион-нуклонном рассеянии вблизи 1 ГэВ/c. Получены результаты, которые позволяют исключить дискретную неоднозначность парциально-волнового анализа. (ИТЭФ, ПИЯФ РАН) Проведена обработка данных для реакции pdpX, полученных в конце 1999 года на линейном ускорителе протонов ИЯИ. В спектре недостающих масс этой реакции наблюдаются узкие дибарионные состояния с M=1904±2, 1926±2 и 1942±2 МэВ со статистической значимостью 6.0, 7.0 и 6.3 стандартных отклонений, соответственно. Наблюдаемые дибарионы с большой вероятностью являются сверхузкими, их распад на два нуклона запрещен принципом Паули. В спектре недостающих масс реакции pdppX1 найдены три резонансно-подобных состояния, значения масс которых соответствуют распаду найденных дибарионов по NN-каналу, что также является подтверждением их природы и указывает на то, что эти состояния являются изовекторными. (ИЯИ РАН, ФИАН) На 45388 событиях реакции np np+-, выделенной в np -взаимодействиях при Pn = (5.20 ± 0.16) ГэВ/c в 1-метровой водородной пузырьковой камере произведены поиск и исследования резонансов в системе +Обнаружено, по крайней мере, 3 состояния с квантовыми числами 0 - мезона 0+(0++) при массах 405, 505 и 754 МэВ/c2. (ОИЯИ) В экспериментах DELPHI и L3 на LEP получен новый предел на массу бозона Хиггса: МH >113 ГэВ на 95% уровне достоверности. Полученные данные при энергиях вплоть до 208 ГэВ указывают на возможное рождение на LEP хиггсовского бозона с массой 114,5 ГэВ. В этих же экспериментах получен новый предел на массу наиболее легкого нейтралино Мх0>39 ГэВ при любых значениях параметров tg и m суперсимметричной стандартной модели. (ИФВЭ, ИТЭФ, ПИЯФ РАН) В эксперименте NA48 (ЦЕРН) измерено отношения, которое характеризует прямое СР нарушение в распадах и. Совместный анализ данных сеансов 1997 и 1998 годов дает величину. (ОИЯИ) Получены новые экспериментальные данные об эффекте подавления рождения чармония при столкновении ядер свинца высокой энергии, обнаруженном ранее коллаборацией NA50 в ЦЕРН. В области наиболее центральных соударений при максимальной плотности энергии обнаружено резкое уменьшение выхода чармония, что в совокупности с нерегулярностью при меньшей центральности позволяет сделать вывод о последовательном разрушении состояния чармония `, c и J/ в случае образования кварк – глюонной плазмы вследствие механизма дебаевского экранирования. (ИЯИ РАН) В эксперименте NOMAD на нейтринном канале SPS (ЦЕРН) получены новые данные по поиску осцилляций. Осцилляций не обнаружено, что позволяет получить верхние границы амплитуды осцилляций в интервале разности квадратов масс э. В области больших значений пределы (90% уровень достоверности) амплитуды и вероятности осцилляций равны соответственно. Полученное значение более чем в 10 раз превосходит прежний лучший предел в области больших масс. Аналогично, пределы амплитуды и вероятности осцилляций для эВ2 равны: что также в 10 раз превосходит прежние ограничения. (ИЯИ РАН, ОИЯИ) В эксперименте Д0 на встречных протон-антипротонных пучках ФНАЛ на 95% уровне достоверности установлены верхние пределы сечений одиночного образования t-кварка в s- и t-каналах реакции, составляющие 39 пб и 58 пб соответственно. (ИФВЭ, НИИЯФ МГУ, ИТЭФ, ПИЯФ РАН) В рамках международного сорудничества ZEUS на е-р коллайдере HERA (DESY, Германия) впервые измерено инклюзивное сечение фоторождения Ds-мезона при энергиях в системе центра масс 130 < W < ГэВ. Из отношения сечений фоторождения Ds и заряженных D*-мезонов, измеренных в одной и той же кинематической области, определен фактор подавления странности в фрагментации чарма. Измерены сечения образования заряженных D*-мезонов в глубоконеупругих ep-столкновениях. Определен вклад чарма в структурную функцию протона. (НИИЯФ МГУ) В эксперименте HERMES на установке HERA впервые в резонансной и глубоконеупругой областях измерен интеграл Герасимова – Дрелла - Херна. Для полного интеграла не наблюдается никакого существенного отклонения от - поведения во всей области измеренных значений, а также каких-либо больших эффектов, обусловленных возбуждением нуклонных резонансов или нелидирующими твистами.

(ОИЯИ) Измерены полные и дифференциальные сечения фоторождения –мезонов от порога до 1100 МэВ (в коллаборации ГРААЛЬ, Гренобль, Франция). Впервые полностью перекрыта область энергий, соответствующая возбуждению S11(1535) резонанса, измерена его ширина с высокой точностью. Показано, что выше 900 МэВ вклад S-волны заменяется вкладом Р- и D – резонансов. (ИЯИ РАН, РНЦ КИ, ИТЭФ) Проведены измерения сечений комптоновского рассеяния на протоне в диапазоне углов рассеяния от до 150 град. в интервале энергий налетающего фотона от 200 до 800 МэВ. Измерения проводились на пучке меченых фотонов микротрона непрерывного действия MAMI (ИЯФ, Майнц, Германия) на установке LARA международной коллаборацией А2. В результате анализа данных получено значение обратной спиновой поляризуемости протона 36.8·10-4 Фм4. (ИЯИ РАН) На протонном пучке синхротрона COSY (Юлих, Германия) с помощью спектрометра ANKE измерена А-зависимость дважды дифференциального сечения рождения -мезонов в протон-ядерных соударениях при энергии протонов выше порога рождения каонов в чисто протон-нуклонных соударениях (1.58 ГэВ) и в подпороговой области. При энергии 2.3 ГэВ эта зависимость близка к, что соответствует механизму прямого рождения каонов в соударении протона с нуклоном ядра. В подпороговой области (1 ГэВ) наблюдается значительное отступление от этой зависимости, что указывает на кумулятивный характер процесса в этих условиях. (ОИЯИ) В подземной лаборатории Гран-Сассо (Италия) для исследования двойного бета-распада 100Мо проведен очередной сеанс (2376 часов) измерений с жидкоаргоновой камерой. Получены следующие результаты – ограничения на период полураспада различных мод 2-распада:

2- мода Т1/ 2 = [0,75±0,11(стат) ±0,15(сист)]1019 лет, - мода Т1/2 > 5,01021лет (90% CL), - мода Т1/2> 2,71020лет (90%CL) Закончена обработка данных с детектора NEMO-2 на предмет поиска различных мод 2-распада с испусканием майорона в 100Мо,116Сd, 96Zr и 82 Se. Получены одни из лучших ограничений для периодов полураспада и константы связи майорона с нейтрино (gee 1, причем число образующихся «пальцев» является функцией чисел Маха и Вебера. (ИТ СО РАН) Дана новая постановка задач о течении вязкопластических сред, в основу которой положено представление о ядре течения, как о течении пластического тела. Такая постановка позволила получить общую форму записи уравнений течения любых вязкопластических сред. (ИПМех РАН) Разработан принципиально новый подход к созданию теории конечных упругопластических и вязкоупругопластических деформаций, основанный на применении формализма термодинамики необратимых процессов, позволяющий описывать, в частности, эффекты возникновения повторного пластического течения при общей разгрузке среды. (ИАПУ ДВО РАН) Развит новый подход к математическому моделированию континуального разрушения упругопластических сред при конечных деформациях на основе механизмов движения дислокаций и образования пор и модификации термодинамического метода, позволивший, в частности, описать динамические эффекты в нелокальной упругопластической среде. (ИПМех РАН) Предложен способ описания деформирования неголономных систем (в том числе материалов с памятью формы и активных композитов) на основе вариационного подхода. Построена модель деградации свойств связующего компонента вследствие накопления повреждений. (ИПРИМ РАН) Разработан метод численно-аналитического решения задач теории упругости о криволинейных трещинах с учетом образования областей налегания, скольжения и сцепления при взаимодействии берегов трещины с трением. Решены модельные задачи, демонстрирующие влияние траекторий нагружения на условия достижения трещиной состояния предельного равновесия. (ИПМех РАН) Разработан метод расчета и проектирования одного из важнейших элементов газовой турбины – вращающегося армированного диска с лопатками в «горящей» части двигателя. Найдена структура армирования боромагниевых и боротитановых дисков, способных работать в диапазоне до 1000°С с несущей способностью 20000-30000 об/мин при массе в несколько раз меньшей, чем у современных титановых и стальных дисков газовых турбин. (ИТПМ СО РАН) Построено теоретическое описание дефектов (в том числе дефектов нового типа) несоответствия в межфазных и межзеренных границах раздела в наноструктурных и поликристаллических пленках.

(ИПМАШ РАН) Экспериментально и теоретически развит новый подход к определению каталитических свойств контактных поверхностей теплозащитных панелей космических аппаратов. На его основе разработан ряд индукционных плазмотронов, выполнено моделирование аэродинамического нагрева отечественных сверхлегких теплозащитных материалов с уникальными физико-химическими свойствами при высоких температурах в потоках чистой индукционно нагреваемой плазмы для условий гиперзвукового входа космических зондов в плотные и разреженные атмосферы (в частности, Земли и Марса), обеспечивающее условия безаварийной посадки. Плазмотроны обладают также большими возможностями для моделирования высокотемпературных плазмохимических технологий. (ИПМех РАН) Разработаны технические предложения по проекту «Марс – Фобос – грунт», предусматривающие решение задач баллистики, управления и навигации космического аппарата на всех этапах полета, посадки на поверхность Фобоса, забора образцов грунта и их доставки на Землю. (ИПМ, ИКИ, ГЕОХИ РАН, НПО им. Лавочкина, НИИПМиЭ МАИ) В плане предполагаемых исследований Марса разработана концепция системы управления марсоходом и его навигационных систем. (ИПМ РАН, ВНИИТМ, НПО им. Лавочкина, ИМех МГУ) Решена задача об инвариантной нормализации неавтономных гамильтоновых систем. Предложенный алгоритм не зависит от наличия или отсутствия резонанса и от выбора исходных фазовых переменных и выражен в виде явной одномерной рекуррентной формулы. (ИПМех РАН) Предложен метод расчета конструкций и сооружений при интенсивных сейсмических и внешних взрывных воздействиях, позволяющий учитывать все стадии повреждения, разрушения и обрушения. Метод основан на представлении сооружения в виде совокупности твердых блоков, деформацией и повреждением которых можно пренебречь, и звеньев, в которых сосредоточены все процессы повреждения, разрушения и местной потери устойчивости. (ИМАШ РАН, МЭИ, ГУП ЦНИИСК) Развита статистическая модель разрушения ледяного покрова при взаимодействии с ледостойкой конструкцией, учитывающая процесс разрушения ледяного покрова в зоне контакта с конструкцией.

(ИПМех РАН) Предложена модель роста трещин коррозионной усталости и коррозионного растрескивания, учитывающая воздействие процессов накопления механических и коррозионных повреждений, диффузию и конвективный перенос внутри изменяющейся во времени полости трещины. (ИМАШ РАН, МЭИ, ГУП ЦНИИСК) Построена иерархическая модель деформации и изнашивания, в основе которой лежит самосогласованное вихревое движение мезообъемов, сопровождающееся формированием дискретных частиц износа. Блокирование образования мезовихрей путем создания градиентной структуры в поверхностном слое препятствует появлению частиц износа и уменьшает интенсивность изнашивания.

(ИФПМ СО РАН) Разработан способ и комплекс устройств для вакуумного напыления при температурах ниже 120°С износостойких защитных, твердых спектрально-селективных, прозрачных электропроводящих и теплостойких покрытий на высокопрочные стали, алюминиевые сплавы, стеклянные и полимерные материалы. (ИФПМ СО РАН) Разработана методика исследования динамической трещиностойкости конструкционных материалов и создана уникальная испытательная установка для оценки прочности материалов при ударной нагрузке микросекундной длительности. (ИПТ РАН) Создана высокоточная гироинерциальная навигационная система на базе сферического гироскопа с магнитным подвесом и с высокоточным преобразованием углового положения ротора гироскопа в электрический сигнал. С применением цифровой системы картографических данных реализована навигационная система для управления движением судов на стесненной акватории. (ГНЦ РФ ЦНИИ «Электроприбор») Выполнены исследования динамики и управления движением плоских многозвенных механизмов, способных перемещаться по горизонтальной плоскости при наличии сил сухого трения. Проведены экспериментальные исследования этого механизма, подтвердившие сделанные ранее теоретические выводы.

Данный принцип перемещения по плоскости путем ползающих движений может быть использован при создании микророботов. (ИПМех РАН) Разработаны теоретические основы моделирования сложных объектов управления в качественных шкалах, предназначенные для построения интеллектуальных программ анализа физических процессов, протекающих в сложных технологических системах типа: атомные электростанции, тепловые электростанции, тренажеры. Результаты разработок дают возможность создавать высокотехнологическое программное обеспечение для управления сложными технологическими процессами и тренажерами для АСУ ТП. (ИПУ РАН) Разработана методика построения специализированных экспертных систем для анализа цифровых изображений в задачах обнаружения и идентификации объектов. Новизна, научная и практическая значимость работы состоит в том, что в настоящее время программных средств, позволяющих вести эффективную разработку алгоритмов анализа изображений на основе декларативного структурновероятностного описания искомых объектов, не существует. Разработанная методика позволяет существенно упростить и ускорить цикл разработки алгоритмического обеспечения при создании различных систем компьютерного зрения. (ГНЦ РФ ГосНИИАС) Разработана теория развивающихся экспертных систем, позволяющая создавать принципиально новые архитектуры систем информации сопровождения нечетких задач управления. Основной идеей теории является внедрение в контур информационных систем нового структурного элемента - «конструктора», являющегося средством проектирования и позволяющего выполнять динамическую реконфигурацию системы ввода и экспертной обработки информации. «Конструктор» функционирует как в интерактивном, так и автоматическом режиме и работает под управлением модели пользователя или внешней ситуации.

(ИПУ РАН) Разработаны методы, алгоритмы, программные средства и технологические схемы работ по созданию геоинформационных систем для площадных (территории, прилегающие к водохранилищам, автомобильным и железнодорожным магистралям и т.п.) и линейно-протяженных (нефте-газопроводные системы, ЛЭП, автомобильные и железнодорожные магистрали и т.п.) геотехнических объектов на основе материалов аэрои космической съемки. (НГИЦ РАН) В задаче нелинейного синтеза исследована связь решений уравнения Гамильтона – Якоби - Беллмана с альтернированным интегралом Понтрягина. Разработаны эффективные конструктивные методы вычисления альтернированных интегралов, использующие технику эллипсоидальных аппроксимаций. (ИММ УрО РАН) Получены новые результаты по разработке единого универсального языка для постановки и решения различных задач теории управления в терминах современной геометрии и теории структур. В рамках этого языка развит аксиометрический подход к анализу задачи оптимального управления в системах с распределенными и сосредоточенными параметрами. Введена и исследована новая обобщенная метрическая структура, определяющая эту задачу. Установлена связь между предложенной аксиоматикой и аксиомами обобщенной булевой алгебры. Полученные результаты позволят глубже понять основания и важнейшие концепции теории управления. (ИПУ РАН) С помощью методов алгебраической топологии исследованы свойства непрерывных по фазовой переменной стратегий в позиционных дифференциальных играх с нелинейной динамикой и невыпуклым целевым множеством. Получены условия, при выполнении которых из невозможности уклониться от целевого множества с помощью программных управлений следует невозможность уклониться посредством непрерывных по фазовому вектору стратегий. (ИММ УрО РАН) Завершен цикл теоретических исследований, математического и компьютерного моделирования биосистем на уровне организма. Осуществлено теоретико-управленческое развитие концепции гомеостазиса на технические системы. Полученные результаты оригинальны и не имеют мировых аналогов.

(ИПУ РАН) Разработан принципиально новый функциональный подход к построению общей теории структур преобразования информации, как иерархической системы знаний. Стержневой идеей такой теории является гипотеза о существовании некоторого минимального числа основополагающих идей (законов, математических моделей), содержащих в потенциальной форме сведения обо всех возможных структурах систем рассматриваемого класса. (ИПУ РАН) Получены новые теоретические и экспериментальные результаты в области пассивной макроволновой радиолокации на основе горизонтальных рамочных «чисто магнитных» антенн с дополнительным экранированием. (ВАТУ) Для многоканальной системы управления летательными аппаратами, в которой ограниченный ресурс управления необходимо распределить между отдельными каналами, на основании теории оптимального управления решена задача формирования специального алгоритма, выполняющего распределение ресурсов путём статистической обработки информации о текущей обстановке движения. В современной литературе эта задача не рассматривалась. (ГНЦ РФ ГосНИИАС) Решены задачи обработки на персональных компьютерах больших (150 Гбайт и более) массивов информации - результатов сшивки отсканированных материалов аэрофотосъемки с высоким разрешением (17 см и выше - разрешение аэрофотоснимков, 15 мкм - разрешение сканирования) в целях создания основы разработанной в НГИЦ РАН экологической ГИС состояния территорий, прилегающих к МКАД (ГИС «ЭкоМКАД»), экологической ГИС Клязьминского водохранилища ("ВодГИС") и ГИС характеристик транспортных потоков на основных магистралях г. Москвы (ГИС «ТрансМ»). (НГИЦ РАН) Предложена методология построения интегрированных (междисциплинарных) моделей сложных систем, в основу которой положено понятие инженерной теории, использующей компьютерное представление и обработку знаний. Решена проблема компьютеризации всего жизненного цикла моделей:

от концептуального анализа предметной области до численного моделирования. Разработаны методы управления процессом исследования на моделях, обеспечивающие возможность модификации концептуальных моделей в ходе вычислительных экспериментов. (ИПУСС РАН) Построена и исследована математическая модель эволюции менделевской популяции диплоидных организмов, развивающейся и ресурсно-ограниченной экологической нише. Показано, что при одновременном наличии в популяции разнообразия по мальтузианскому и ресурсному параметрам течение отбора сопровождается сменой динамических режимов от стационарного состояния через предельные циклы к хаосу и, наоборот. (ИАПУ ДВО РАН) Разработана теория и микросхемная цифровая реализация синхронно-синфазных управляющих комплексов последней версии. Они получают стремительно нарастающее признание и реализацию, особенно в народнохозяйственной сфере. (ВАТУ) Создана модель управления транспортным процессом на базе графо-аналитического способа описания процессов управления и их интерпретаций, обеспечивающего эффективное использование управляющей вычислительной системы с иерархической и параллельной организацией и переменной структурой. (ИПТ РАН) Разработан прогнозирующий алгоритм управления движением скоростного судна в аварийных ситуациях на базе бифуркаций фазового состояния пространства, обеспечивающий опережающую оценку кинематических параметров движения и своевременное принятие решений. (ИПТ РАН) Завершена разработка новых моделей вихретокового дефектоскопа для контроля труб и проката с повышенным диапазоном габаритов изделий, повышенной достоверностью и автоматизацией режимов калибровки и контроля. (МНПО "Спектр") Завершена разработка компьютерного телевизионного дефектоскопа для контроля качества пайки сотовых уплотнений авиадвигателей. Подобные системы используются впервые и значительно расширяют возможности контроля. (МНПО "Спектр")

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И АВТОМАТИЗАЦИЯ

[Академик-секретарь Отделения академик С.В.Емельянов] Математическое моделирование. Вычислительная и прикладная математика для Создан программный комплекс для расчета сложных многомерных (двух- и трехмерных) задач газовой динамики и физики плазмы на многопроцессорных вычислительных системах. Проведены уникальные расчеты развития гидродинамической неустойчивости Рихтмайера – Мешкова, и успешно осуществлено прямое численное моделирование образования турбулентной зоны перемешивания вблизи границы контакта двух сред с разными физическими свойствами. (ИММ РАН) В двумерном вычислительном эксперименте на сетках до 1 млн. узлов и на продолжительных временных интервалах рассмотрена динамика турбулентного перемешивания, вызванного неустойчивостью Рэлея - Тейлора. Впервые исследованы масштабно-инвариантные свойства спектральных и статистических характеристик турбулентного перемешивания. Найдены универсальные спектры, единым образом характеризующие турбулентность на всём автомодельном интервале. (ИАП РАН) Для расчёта пространственных нестационарных задач развития гидродинамических неустойчивостей и турбулентного перемешивания разработана идеология одномерной и многомерной декомпозиции области интегрирования в программном комплексе E3D-HR. Это позволило существенно повысить эффективность использования процессорного времени на многопроцессорных ЭВМ и значительно ускорить работу программы. (ИАП РАН) Разработан метод, увеличивающий точность алгоритмов численного моделирования в задачах механики сплошных сред до заданного порядка. При использовании параллельных вычислительных систем это увеличение не требует дополнительных затрат машинного времени и позволяет расширить класс проблем, решаемых с приемлемой точностью. (ВЦ РАН) Разработаны математические модели экономики переходного периода, которые дали конструктивные решения актуальных экономических проблем, обсуждаемых экономистами разных школ, такие как модель стратегии распределения ресурсов во времени и модель технологической перестройки производства, модель распределения доходов населения на потребление и сбережения. Оценены последствия реализации либеральной программы мобилизации ресурсов. (ВЦ РАН) Разработаны алгоритмы обращения нелинейных динамических систем по известному фазовому вектору на основе робастной стабилизации, построены динамические наблюдатели состояния нелинейных систем, созданы робастные алгоритмы обращения многосвязных систем. Предложен эффективный алгоритм обращения, позволяющий асимптотически точно оценивать входной сигнал при наличии помех в измерениях выхода и неопределенности в параметрах системы. (ИСА РАН, МГУ) Разработаны методы исследования свойств важного класса энтропийных операторов, описываемых возмущенной задачей максимизации энтропии на многограннике. Получены условия непрерывности и дифференцируемости энтропийного оператора. Развит метод исследования устойчивости и бифуркации точек равновесия динамической системы с энтропийным оператором. (ИСА РАН) В рамках теории управления риском природных и техногенных катастроф намечен ряд пионерских подходов к мониторингу и прогнозированию кризисных процессов в социально-технологических системах, нашедших отражение в монографии “Управление риском. Риск, устойчивое развитие, синергетика” (М., Наука, 2000). Ряд предложенных в этой работе подходов не имеет аналогов в мировой научной литературе либо из-за принципиальной новизны, либо из-за существенных особенностей, связанных с управлением риском природных и техногенных катастроф в современной России. (ИПМ РАН, ИМАШ РАН, ИПУ РАН, МИТП РАН, ЯрГУ Минобразования России) Завершен многолетний цикл работ по обобщению на произвольные температуры и плотности квантовостатистических моделей высокотемпературной плазмы (модели Томаса - Ферми, Хартри - Фока и Хартри – Фока – Слэтера). Построены эффективные алгоритмы для решения систем нелинейных уравнений, соответствующих этим моделям. Разработаны комплексы программ, в том числе для многопроцессорных вычислительных систем, созданы банки данных теплофизических свойств высокотемпературной плазмы в широкой области температур и плотностей. (ИПМ РАН) Для решения записанного в сопряженной форме стационарного диффузионного уравнения с вырождающимся на границе области конвективным слагаемым построены новые алгоритмы метода МонтеКарло, связанные с процессом “блуждания по сферам и в шарах”. Осуществлен переход к эквивалентной системе интегральных уравнений относительно решения исходной задачи и его производной вдоль направления скорости. Получены условия сходимости ряда Неймана и конечности дисперсии соответствующей оценки метода Монте-Карло. (ИВМиМГ СО РАН) На основе созданной адекватной численной модели процесса плазмохимического травления исследованы возможности оптимизации процесса травления кремниевых пленок в смеси тетрафторида углерода с кислородом. Найдена оптимальная концентрация кислорода в рабочей смеси, при которой скорость травления образца втрое превышает среднюю скорость травления в чистом тетрафториде углерода.

(ИВТ СО РАН) Разработаны эффективные численные алгоритмы, и проведено математическое моделирование процессов распространения электромагнитных волн в горизонтально-однородных слоистых средах с локальными включениями. (ВЦ ДВО РАН) Исследована возможность использования нейронных сетей (многослойного персептрона) для реализации сегментных моделей в системе распознавания слитной речи. Выполнено исследование по оптимальному выбору множества контекстно-зависимых моделей речевых единиц для русского языка.

Указанные результаты являются необходимыми для создания подсистем акустико-фонетического анализа систем распознавания слитной речи произвольной сложности. (ВЦ РАН) Разработан проекционный метод для обучения распознаванию образов с малым числом объектов для обучения. Метод основан на принципе равенства проекций векторов ошибок и невязок на векторы, образующие нуль-пространство матрицы наблюдений. Метод применим к ситуации, когда размерность нуль-пространства матрицы признаков сравнима с размерностью пространства параметров. Получена рекуррентная процедура построения классификатора и разделяющих функций для автоматического принятия решений в экспертных системах. (ИСОИ РАН) Разработаны новые эффективные методы построения баз экспертных знаний - методы ЦИКЛ и КЛАНШ. Методы позволяют успешно решать одну из основных задач искусственного интеллекта - задачу построения полных и непротиворечивых баз экспертных знаний с близким к минимально возможному числом обращений к эксперту. (ИСА РАН) Предложены и исследованы новые модели интеллектуальных систем – дискретные динамические модели, основанные на знаниях. Рассмотрены архитектуры баз знаний, установлена связь архитектурных особенностей баз знаний с достижимостью состояний, выполнена экспериментальная реализация на примере задачи управления сложными движениями в случае динамически изменяющихся целей. (ИПС РАН) Создана новая версия решателя задач, реализующая класс правдоподобных рассуждений, которые осуществляют взаимодействие индуктивных выводов, выводов по аналогии и абдуктивного принятия гипотез в базах данных с неполной информацией. Решатель задач был применен (совместно с ИС РАН) в интеллектуальных системах для анализа социального поведения. (ВИНИТИ) В рамках единой системы автоматического доказательства теорем (АДТ) для классического исчисления предикатов разработаны методы получения логических выводов, обладающих требуемыми свойствами.

Использование в системе АДТ модификаторов исчислений, ограничивающих применение правил вывода, позволяет менять логику вывода. Разработанные методы позволяют решить ряд задач интеллектного управления. Разработана программная система КВАНТ/1, реализующая эти методы. (ИДСТУ СО РАН) Для широкого класса региональных природно-промышленных комплексов разработано унифицированное информационное обеспечение, создающее основу системы поддержки принятия решений по управлению безопасностью. Выявлена иерархическая структура элементов природно-промышленного комплекса, важных для безопасности. Обоснованы единые формы представления и оценки разнородных опасностей. (ИИММ КНЦ РАН) Впервые построены асимптотически хорошие квантовые корректирующие коды. Для этого используются специфические свойства кодов, строящиеся по алгебраическим кривым. Квантовые коды – активно развивающаяся область помехоустойчивого кодирования, необходимая для создания квантовых компьютеров, теоретическое быстродействие которых значительно превышает возможности обычной вычислительной техники. (ИППИ РАН) Получены новые теоретические и эмпирические оценки кодового расстояния, спектра и вероятности ошибочного декодирования плетеных кодов. Моделирование показало, что этот класс кодов является перспективным для применения в системах телекоммуникации. Результаты исследований теоретически подтверждают хорошие характеристики плетеных кодов и дают возможность рассчитывать системы даже в тех случаях, когда их моделирование потребовало бы нереальное время. (ИППИ РАН) Осуществлена функциональная декомпозиция средств системы адресации, как составной части системы управления, при интеграции множества сетей передачи данных в единую мультисетевую систему.

Определено распределение и назначение глобальных и сетевых адресных таблиц между центральной и местными частями общей системы адресации. Определены способы образования и идентификации разных типов сообщений в интегрированной мультисетевой системе. (ИПИ РАН) В рамках разработки методов и средств эффективного поиска информации в Интернет предложены:

архитектура интегрированной Web-машины; язык WWL – как средство для описания процессов, реализуемых интегрированной Web-машиной; новые технологии преодоления ограничений поисковой машины (ПМ) на количество выдаваемых результатов поиска и интеграции результатов, полученных от отдельных ПМ; язык описания форматов входных и выходных данных поисковых машин. (ИПИ РАН) Разработана концептуальная и формальная модели многоагентной системы защиты компьютерных сетей. В качестве формальной основы модели используется разработанная онтология предметной области.

Она представлена как композиция частных онтологий, описывающих различные аспекты предметной области и этапы разработки системы защиты. Онтология используется для структуризации распределенных знаний системы в целом, а также для декомпозиции функций системы и их распределения между программными агентами системы защиты информации. (СПИИ РАН) Разработан новый формат сжатого представления цифровых изображений, использующий усеченное сингулярное разложение, специальный способ квантования и кодирования. Этот формат используется для встраивания изображения в изображение для обеспечения скрытых коммуникаций. Разработанный формат позволяет обеспечить большой объем встраиваемой информации при сохранении “визуальной прозрачности” и устойчивости встроенной информации по отношению к JPEG-компрессии. (СПИИ РАН) Для сжатия изображений в интересах быстрой передачи и экономичной архивации создан алгоритм классификации элементов изображения, приводящий к сверхскоростным алгоритмам сжатия полутоновых и цветных изображений. Алгоритм основан на сферической выпуклости возникающих множеств и имеет вычислительную сложность, линейно растущую по площади изображения. (ИВМиМГ СО РАН) Предложен новый метод выделения информационно значимых слов, основанный на сравнении реальной частоты (встречаемости) слова и 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 и белковым. (ИВМ СО РАН) Автоматизация управления, проектирования и научных исследований Разработаны модель, алгоритмические и программные средства для создания корпоративных систем управления на основе прототипов. Модель базируется на реляционном представлении данных, но является платформо-независимой, способной работать с различными промышленными системами управления данными. Модель представляет собой совокупность программных объектов, позволяющих создавать корпоративные информационные системы преимущественно путём подготовки описаний и настройки, без написания компилируемого программного кода. (ИКТИ РАН) Разработана концепция электронного менеджмента, основанного на использовании Internet/Intranet/Extranet, и архитектура его технологической модели для управления конфигурациями производственных сетей (виртуальные предприятия, сети поставщиков и т.д.). Определены менеджментпроцессы относительно жизненного цикла изделия, включающие заказ комплектующих и материалов, производство, управление запасами и т.п. (СПИИ РАН) Предложен новый метод нестационарного шумового анализа, обеспечивающий моделирование шумовых характеристик нелинейных схем на большом сигнале, разработаны вычислительные процедуры для систем автоматизации схемотехнического проектирования. Метод обеспечивает многократное ускорение в сравнении с применяемым методом Монте-Карло. (ИППМ РАН) В результате экспериментов по определению предельной разрешающей способности лазерной стереолитографии как способа формирования трехмерных объектов со сложной топологией показано, что стереолитография может использоваться для формирования трехмерных объектов с пространственным разрешением не хуже 2,5 мкм. Cоздана установка для изготовления миллиобъектов с разрешением не хуже 0,1 мм. (ИПЛИТ РАН) Создана методика спектрального и информационного анализа и синтеза радиосигналов, снимаемых (воздействующих) с акупунктурных точек. Основу процесса съема (воздействия) составляет антенная головка с явно выделенной продольной компонентой электрического поля, что позволило на три порядка уменьшить необходимую мощность облучения или на столько же уменьшить необходимую чувствительность приемной аппаратуры. (ЦПАП РЭА ИАП РАН) Разработан метод определения концентрации водорода, основанный на измерении электрической емкости структуры металл-диэлектрик-полупроводник, зависящей от содержания водорода в газовом потоке. Показано, что такой подход позволяет осуществлять не только оперативную беспробоотборную дистанционную диагностику, но и наиболее эффективен для оптимального управления процессами горения газообразных углеводородов. (ОИАиЭ СО РАН, ИТ СО РАН) Созданы теория, технология изготовления уникальных силовых гироскопических машин. Оснащение космической станции “Мир” двенадцатью силовыми гироскопами-гиродинами позволило осуществлять высококачественную 15-летнюю эксплуатацию станции, сэкономив ежегодно до 4-х запусков грузовых кораблей с топливом и обеспечив решение некоторых фундаментальных проблем (например, открытие сверхновой в Магеллановом облаке). (ВНИИЭМ РКА) Высокопроизводительные вычислительные системы, программирование Создана и введена в эксплуатацию многопроцессорная вычислительная система МВС-1000/200 с вычислительным полем, включающим 128 процессоров. Она представляет собой наиболее мощный суперкомпьютер в стране и является головным образцом нового поколения отечественной линии развития систем массового параллелизма. Задействованное на системе программное обеспечение соответствует международным стандартам. (ИПМ РАН, ФГУП НИИ “Квант”, МСЦ) Разработана архитектура основных элементов высокопроизводительной ЭВМ производительностью 1, Тфлопс на отечественной элементной базе: четырёхпроцессорный вычислительный узел с архитектурой PVP и 16-канальный коммутатор со скоростью обмена до 640 Мбайт/сек на канал. Для указанной ЭВМ проведены теоретические оценки эффективности пакета LINPACK и ряда задач трёхмерного моделирования с целью оптимизации параметров вычислительного узла. (НИИСИ РАН) На основе макропроцессорного комплекта СБИС, реализованного по технологии ПЛИС, разработан и создан одноплатный базовый модуль многопроцессорной системы с массовым параллелизмом и программируемой архитектурой. В состав базового модуля входит макропроцессор, распределенная память, программируемые пространственные коммутаторы, коннекторы и контроллер обмена. В базовом модуле аппаратно поддержана структурно-процедурная организация вычислений на всех уровнях. (НИИ МВС ТРТУ) Разработаны и экспериментально проверены принципы обработки информации применительно к перспективным микропроцессорным архитектурам, ориентированным на статическое распараллеливание вычислений. Предложены принципы распараллеливания на уровне отдельных элементарных операций в пределах вычислительных ресурсов одного процессора. (ИМВС РАН) В процессе разработки пакета адаптивных программ для решения задач линейной алгебры на неоднородных сетях компьютеров исследованы две различные стратегии неоднородного распределения вычислений: неоднородное распределение процессов по процессорам при однородном распределении данных между ними и однородное распределение процессов по процессорам при неоднородном распределении данных. Показана эффективность предложенных стратегий по отношению к традиционному однородному распределению вычислений на примере разложения Холесского. (ИСПр РАН) Собраны два головных суперкомпьютера (по 32 процессора) первого семейства, создаваемого в рамках выполнения Программы Беларуссии и России по разработке и серийному производству суперкомпьютеров и прикладных систем на их основе. Программное обеспечение поддерживает не только стандартные средства организации параллельного счёта, но и высокоэффективные отечественные подходы к автоматическому динамическому распараллеливанию программ. (ИПС РАН, НИЦЭВТ) На основе модели клиент/сервер реализован распределённый программный комплекс стереоскопической визуализации трехмерных скалярных данных большого объема, позволяющий проводить основную обработку файлов данных непосредственно на серверной многопроцессорной вычислительной системе. (ИММ РАН) Теоретико-графовые методы и модели являются необходимым инструментом программиста при решении широкого круга задач. Выполнен цикл работ по анализу и систематизации теоретико-графовых алгоритмов и методов в информатике и программировании. Впервые подготовлена для программистов серия из 4 книг по алгоритмам на графах, охватывающая базовые алгоритмы теории графов и основные их приложения. (ИСИ СО РАН) Создан центр высокопроизводительных вычислений в составе многопроцессорного вычислительного комплекса МВС-100 и 10-процессорного кластера АЛЕФ с производительностью свыше 10 млрд. оп/сек.

Кластер интегрирован в корпоративную сеть ДВО РАН и доступен в режиме прямого доступа с любого рабочего места сети, которая объединяет свыше 10 академических институтов и организаций. (ИАПУ ДВО РАН) Предсказан новый физический эффект – релаксационно-стимулированные параметрические резонансы в мессбауэровских спектрах поглощения наноструктурированных магнитных материалов под воздействием внешнего РЧ-поля. Получены общие формулы для мессбауэровских спектров поглощения для магнитных сплавов при произвольных амплитудах, частотах РЧ-поля, а также произвольного типа траекторий магнитных моментов отдельных частиц под влиянием РЧ-поля. (ФТехнолИ РАН) Разработан макет широкопучкового плазмо-иммерсионного ионного имплантера для применения в кластерных технологических установках в производстве глубоко субмикронных КМОП-интегральных схем.

Имплантер предназначен для имплантации суб-50 нанометровых р-п переходов на пластинах диаметром до 200 мм. В качестве источника плазмы использован оригинальный широкопучковый микроволновый источник плотной плазмы. Имплантацией из плазмы BF3 получены р-п переходы с глубиной залегания нм. (ФТехнолИ РАН) Проведено изучение влияния электрического поля, создаваемого потенциалом на затворе, в модели кремниевого квантового компьютера на постоянную сверхтонкого взаимодействия (ПСВ) донорного атома для затворов в виде круглого диска и в виде полоски. Получена оценка погрешности значений ПСВ, обусловленная технологической неточностью размещения донорных атомов под затвором. Произведен расчет энергетического спектра электронно-ядерной спиновой системы двух взаимодействующих донорных атомов с различными значениями ПСВ. (ФТехнолИ РАН) Созданы основные элементы “впечатывания” (imprinting) – новой технологии микро(нано)электроники.

“Впечатывание” рассматривается как перспективная технология при массовом производстве изделий с минимальными размерами меньше 100нм при площади не менее 10х102см, где традиционная фотолитография, как ожидается, будет испытывать трудности из-за отсутствия достаточно мощных источников излучения. Создана установка (пресс с усилием до нескольких тонн) для впечатывания в тонкие слои полимерного резиста жесткого штампа с микро(нано) - рельефом. Установлено, что впечатывание обеспечивает передачу деталей с разрешением не хуже 50нм. (ИПТМ РАН) Выяснены механизмы окислительных процессов в плазме магнетронного разряда, на основе которых стало возможным управление характеристиками слоев гетероструктур ZrO2/SiO2/Si непосредственно в процессе роста; впервые создана лабораторная технология магнетронного напыления гетероструктур, выгодно отличающаяся от известных одноэтапностью процесса изготовления, высокими электрофизическими характеристиками слоев, удовлетворяющими требованиям микро- и наноэлектроники.

(ИПТМ РАН) Исследован процесс электроформовки, заключающийся в самоорганизации проводящих наноструктур в углеродистой среде при наличии сильных электрических полей, в открытых "сэндвич"-структурах Si-SiO2W. Показано, что в таких структурах электроформовка может развиваться принципиально иначе, чем в структурах металл-изолятор-металл, что связано с относительно высоким удельным сопротивлением кремния. (ИМИ РАН) Проведены исследования по синтезу дифракционных элементов для ближней зоны дифракции в видимом и ИК-диапазоне с использованием приближения Френеля, а также по технологии их изготовления методами прямой электроннолучевой записи. Впервые созданы экспериментальные образцы многофокусных дифракционных элементов, которые могут создавать заданные световые распределения в ближней зоне дифракции. (ИОНТ РАН) Разработаны градиентные алгоритмы расчета пропускающих и отражающих дифракционных решеток в рамках строгой электромагнитной теории. Алгоритмы позволяют эффективно рассчитывать бинарные и многоступенчатые одномерные дифракционные решетки, период которых может быть сравним с длиной волны лазерного излучения, и которые формируют заданное число дифракционных порядков с требуемой интенсивностью в каждом порядке. (ИСОИ РАН)

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ И НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ

ОБЩАЯ И ТЕХНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

[Академик-секретарь Отделения академик В.А.Кабанов] Химическое строение. Кинетика и механизм химических реакций Сформировано новое научное направление - реакционная масс-спектрометрия фуллеренов, в рамках которого изучены процессы, протекающие в ионизационной камере масс-спектрометра при совместном испарении фуллеренов С60 и С70 с различными органическими, элементоорганическими и металлоорганическими соединениями. Полученные результаты послужили основой для реализации подобных процессов в «колбе» в условиях термического или фотовозбуждения с образованием продуктов полиприсоединения радикалов. (ИНЭОС РАН) Впервые проведены измерения термодинамических свойств и электропроводности водорода и гелия при давлениях многократного ударного сжатия от 100 до 230 ГПа. Обнаружен переход гелия в высокопроводящее состояние. Показано, что измеренная проводимость водорода имеет максимум при давлении 150 ГПа. Эти данные позволят обоснованно определить размер электропроводящей области планет-гигантов Юпитера и Урана, оболочка которых состоит из смеси изученных газов. (ИПХФ РАН) Методами квантовой механики изучена динамика туннельного распада метастабильных прототропных состояний в периодически зависящем от времени потенциале. Обнаружена резонансная зависимость времени туннельного распада метастабильных состояний от частоты осцилляций барьера, при которой для определенных частот наблюдается аномальное уменьшение времени жизни этих состояний. Развитый подход позволяет прогнозировать и управлять процессами таутомерных прототропных превращений в фотохромных системах, перспективных для записи и хранения информации. (ИПХФ РАН) На основе уникальных экспериментальных исследований электронного строения металлокомплексов путем анализа ридберговской структуры спектров получена принципиально новая информация об электронно-возбужденных уровнях сэндвичевых производных переходных металлов. Это позволяет, используя стандартные лабораторные спектрометры, определять с высокой точностью потенциалы ионизации соединений и предсказывать спектральные и ионизационные свойства еще не исследованных комплексов. (ИМХ РАН) Показано, что метод аннигиляции позитронов может эффективно использоваться для измерения количества и размера элементарных свободных объемов, т.е. характеристик, определяющих важные свойства полимеров - их модуль упругости, предел текучести, а также проницаемость и селективность полимерных мембран. Обнаружено специфическое поведение аннигиляционных кривых для облученных полимеров при низких температурах, что позволило проверить справедливость аналитических соотношений, предложенных для получения количественной информации. (ИХФ РАН) Впервые теоретически в рамках модели «медленной реакции» показано влияние центробежных полей на эффективную константу скорости реакций второго и более высоких порядков. Предсказана зависимость величины константы скорости от формы ротора. Результаты кинетических эффектов поля для обратимых реакций полностью согласуются с полученными ранее термодинамическими данными. (ИМХ РАН) На основе комплексов гексафторацетилацетоната меди (II) с пиразол-замещенными нитронилнитроксильными радикалами создано семейство гетероспиновых цепочечных полимеров, которые обратимо изменяют структуру и магнитные свойства в зависимости от температуры, и названных «дышащими гетероспиновыми кристаллами». Полученные результаты открывают перспективу получения новой группы магнитноактивных материалов. (МТЦ СО РАН, ИХКиГ СО РАН) Обнаружена новая каталитическая реакция: окислительное расщепление одинарных связей углерод – углерод под действием пероксида водорода в среде уксусной кислоты, содержащей соединения ванадия (V).

В это превращение вступают разветвленные алканы (изооктан) и высшие жирные кислоты. Новая реакция позволяет с высокими выходами получать оксиуксусную кислоту окислением эфиров высших алкановых кислот. (ИОНХ РАН) Разработаны основы теории самовоспламенения и зажигания пористых систем в режиме естественной и вынужденной фильтрации, учитывающей наряду с обычными реакциями пиролиза и окисления, микробиологические процессы, а также различные механизмы тепло- и массообмена в открытых системах.

Разработанная теория позволила объяснить природные явления самовозгорания в биологических системах при хранении (зерно, хлопок и т.д.) и описать ряд технологических процессов. (ИПХФ РАН) Создана теория горения капель многокомпонентных растворов и эмульсий топлив в транспортных двигателях и стационарных энергетических установках. Показано, что распределение температуры в капле такого топлива оказывается несимметричным с максимумом в центральных областях, где возникают условия для преимущественной газификации летучего компонента. При существенном превышении парциального давления одного из компонентов горение капли сопровождается микровзрывом, что приводит к значительному сокращению времени горения, повышению теплонапряженности внутри камеры сгорания и снижению вредных выбросов. До настоящего времени теория таких микровзрывов отсутствовала. (ИХФ РАН) Предложена новая концепция сверхадиабатического сжатия топливо-воздушной смеси в двигателе внутреннего сгорания (ДВС), позволяющая существенно улучшить его удельные и экологические характеристики. Разработка дает возможность утилизировать в ДВС альтернативные топлива, осуществлять конверсию углеводородного топлива непосредственно в цилиндре ДВС, производить очистку больших объемов воздуха от малых примесей органических соединений. Концепция сверхадиабатического сжатия является новой технологией, не используемой в зарубежном двигателестроении. (ИХФ РАН) Впервые предсказано и осуществлено химическое регулирование возникновения и распространения детонации в газах. Показано, что разработанные ингибиторы предотвращают возникновение детонации, а также эффективно разрушают уже установившуюся детонационную волну. Это открывает новые возможности для управления горением, взрывом и детонацией горючих газов. (ИСМАН) Выполнены комплексные исследования по повышению эффективности превращения энергии, выделяемой при горении энергетических конденсированных систем в ствольном оружии, в энергию метаемого тела. Исследованы эксплуатационные свойства новых составов порохов. Показано, что разработанные пороха обеспечивают прирост скорости на 10–12% при сохранении давления в стволе, что удовлетворяет эксплуатационным требованиям. (ИПХФ РАН, ЦМНТЛ ЭКС) Методом кинетического анализа показано, что в гомогенной системе, содержащей одновременно несколько типов невзаимодействующих между собой молекул-автокатализаторов, образующихся в ходе химических превращений одного и того же субстрата («пищи») и способных в свою очередь претерпевать химические превращения («мутации»), возможен однонаправленный естественный отбор автокаталитических структур с закреплением благоприобретенных свойств. Этот результат имеет принципиальное значение, в том числе для создания реальных сценариев зарождения жизни. (ОИК СО РАН, НГУ) Разработан новый класс каталитических систем для одностадийного неокислительного дегидрирования метанола в безводный формальдегид, используемый в производстве пластмасс, красителей, взрывчатых, лекарственных и других ценных веществ. Новые катализаторы существенно превосходят по активности, селективности, стабильности и производительности известные системы получения безводного формальдегида и перспективны для промышленного использования. (ИОХ РАН) Обнаружено явление железо-родиевого и железо-иридиевого синергизма в синтезе аммиака из азота и водорода, на основе которого созданы высокоактивные железо-родиевые и железо-иридиевые катализаторы данного процесса. Замечательной особенностью катализаторов является их повышенная эффективность в синтезе аммиака в низкотемпературной области. По своей активности при 150 – 200° С и атмосферном давлении найденные системы намного превосходят все известные в настоящее время аммиачные катализаторы, подавляющее большинство которых вообще не работает в этом температурном интервале.

Полученные результаты открывают новые пути для решения проблемы низкотемпературного синтеза аммиака из азота и водорода. (ИНЭОС РАН) Установлено, что золотосодержащий белок («Au-белок»), выделенный из золотофильных бактерий Micrococcus luteus, катализирует окисление метана, превращая его в метанол. При этом выход продуктов окисления метана достигает около 2000 на одну молекулу белка. Таким образом, впервые показано, что золото входит в состав фермента, причем его роль заключается в активации такого «трудного» субстрата как метан. Полученный результат открывает новые пути поиска каталитических систем активации метана.

(ИПХФ РАН) Найден новый гетерогенный катализатор синтеза циклических карбонатов из углекислого газа и окисей олефинов на основе фторированной окиси алюминия, который работает без обычно применяемых дорогих растворителей. (ИФАВ РАН) Впервые синтезированы важные для катализа микропористые материалы - термически стабильные столбчатые монтмориллонитовые глины, алюмосиликатные слои которых раздвинуты (пилларированы) наночастицами (наностолбиками) частично стабилизированного диоксида циркония с удельной поверхностью до 300-400 м2/г. На основе этих материалов созданы эффективные катализаторы селективного восстановления оксидов азота тяжелыми углеводородами (деканом) в избытке кислорода. (ОИК СО РАН) Синтезирован сложный медьсодержащий ортофосфат циркония - CunZr2(PO4)3 и изучена его каталитическая активность в модельной реакции превращения изопропанола. Показано, что такие системы имеют катионную проводимость, перспективны как мезопористые мембранные материалы и обладают каталитической активностью. Установлена зависимость каталитической активности полифосфата от электронной структуры ионов меди, расположенных в полостях его решетки, и их координационного окружения, а не от изменения катионной проводимости, как известно из литературы. (РУДН, ИНХС РАН, ННГУ) Исследована возможность приготовления простых и сложных оксидных каталитических систем в суб- и надкритической воде. Разработан новый простой метод приготовления нанокристаллических оксидных катализаторов, характеризующийся высокой производительностью, экспрессностью и экологической чистотой. Метод позволяет контролируемо изменять в широких пределах фазовый и химический состав и свойства многокомпонентных оксидных систем. (МГУ совместно с Ноттингемским университетом) Разработан синтез фотоактивных краунсодержащих красителей, содержащих двойную связь С=С и способных к самосборке с участием катионов металлов в димерные комплексы (супрамолекулы) состава 2 :