Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание программного обеспечения для организации параллельных вычислений на супер-ЭВМ для расчетов в нанотехнологиях

Информация отсутствует

Соисполнители

Участники проекта

Зам. руководителя работ
Митин Николай Алексеевич

Этапы проекта

1
18.11.2009 - 15.12.2009
1.1. Разработка общей структуры программно-
информационного комплекса.
1 .2. Разработка общей структуры базы данных
нанокомпозитов.
1.3. Разработка общей структуры программного комплекса LRnLA/Nano
1 .4. Разработка алгоритмов решения уравнений
математических моделей программных модулей:
- моделирования гомогенной кластеризации в растворах при
химических реакциях (с целью получения нанокристаллов);
- моделирования термохимических процессов получения
углеродных нанотруб, нановолокон;
- моделирования процессов получения
наноструктурированных стекол (на основе методов клеточных
автоматов);
- моделирования процессов получения наноструктур в стеклах
(на основе методов молекулярной динамики)
- моделирование процессов получения наноструктур в
композитах (на основе методов клеточных автоматов); 1.5. Разработка алгоритмов решения уравнений
математических моделей:
- для моделирования в нанооптике (на основе решения уравнений Максвелла в сложной среде) - для моделирования в спинтронике (на основе решения уравнений Паули, Ландау-Лифшица) - для моделирование неравновесных флуктуационно
обусловленных фазовых переходов (на основе решения уравнений физической кинетики и их стохастических
аналогов).
1.6. Разработка структуры входных и выходных данных.
1.7. Определение формы представления входных и выходных
данных.
1.8. Разработка блок-схем алгоритмов программных модулей,
математических моделей и баз данных:
- процесса гомогенной кластеризации в растворах при
химических реакциях;
- термохимических процессов получения углеродных
нанотруб, нановолокон;
- процессов получения наноструктурированных стекол; - процессов получения наноструктур в композитах;
- процессов формирования структур углеродных нанотруб;
- модуля оптимизации (совмещение метода Монте-Карло,
градиентного и наискорейшего спуска) для поиска кинетических параметров нанотехнологических процессов;
- модуля оптимизации генетического алгоритма для поиска
кинетических параметров нанотехнологических процессов;
- программного модуля базы данных по нанокомпозитам.
1.9. Проведение патентных исследований.
Разработка алгоритмов решения уравнений математических
моделей процессов (в которых применяются наноструктурированные материалы): - процесса очистки выхлопных газов на высокопористых
ячеистых катализаторах с нанесенным
наноструктурированным покрытием;
- процесса получения водорода в каталитическом мембранном
реакторе с нанесенным наноструктурированным слоем на мембране.
Разработка блок-схем алгоритмов программных модулей
математических моделей (в которых используются наноструктурированные материалы): - процесса очистки выхлопных газов на высокопористых
ячеистых катализаторах с нанесенным
наноструктурированным покрытием;
- процесса получения водорода в каталитическом мембранном
реакторе с нанесенным наноструктурированным слоем на
мембране.
Развернуть
2
01.01.2010 - 30.04.2010
2.1. Разработка блок-схем и локальных шаблонов
-конечно-разностных схем решения уравнений Максвелла, моделей оптических метаматериалов;
-самосогласованной динамки системы магнитных моментов
(спинов) в магнитных гетероструктурах; -стохастических аналогов кинетических уравнений типа
Фоккера-Планка.
2.2. Разработка блок-схем алгоритмов поиска кинетических
параметров (совмещением методов Монте-Карло, градиентного и наискорейшего спуска). 2.3. Разработка блок-схем алгоритмов поиска кинетических
параметров с применением генетического алгоритма
эволюции.
2.4. Разработка блок-схем алгоритмов распараллеливания
вычислений по кинетическим параметрам для моделирования
процесса кинетики гомогенной кластеризации в растворах при
химических реакциях.
2.5. Разработка блок-схем алгоритмов распараллеливания
вычислений по отдельным узлам вычислительного кластера
для моделирования процессов:
- получения наноструктур в стеклах;
- получения наноструктурированных стекол; - получения наноструктур в композитах;
- формирования структур углеродных нанотруб.
2.6. Разработка вычислительного ядра программного
комплекса ЬКпЬАЛЧапо, использующего локально-
рекурсивные нелокально-асинхронные алгоритмы.
2.7. Разработка блок-схем адаптивной декомпозиции от 3В до
Ш для разных масштабов для трехмерной области
моделирования. 2.8. Разработка блок-схем системы управления массовыми
параллельными расчетами на кластере.
2.9. Создание модуля для добычи данных из различных
источников. Реализация подпрограммы первичной обработки
текста (для алгоритма ^еx.^ гшшп§). Реализуемые подпрограммы:
- модуль добычи данных, предоставляющий интерфейс,
адаптированный к нанотехнологической области,
поддерживающий работу в сети 1п1егае1, работу с локальными дисками, возможность поиска по определенным критериям
(временным, логическим и т.д.); - модуль первичной обработки данных для подготовки
информации к анализу.
Разработка блок-схем алгоритмов распараллеливания
вычислений по кинетическим параметрам для моделирования
процессов (в которых применяются наноструктурированные
материалы):
- процесса очистки выхлопных газов на высокопористых
ячеистых катализаторах с нанесенным
наноструктурированным покрытием;
- процесса получения водорода в каталитическом мембранном
реакторе с нанесенным наноструктурированным слоем на
мембране.
Развернуть
3
01.05.2010 - 10.12.2010
3.1. Отладка модуля расчета кинетики гомогенной кластеризации
при химических реакциях. Отладка модуля расчета процесса
гомогенной кластеризации при химических реакциях в емкостных
реакторах с перемешиванием.
3.2. Отладка модуля расчета кинетики термохимических процессов
получения углеродных нанотруб, нановолокон. Отладка модуля
расчета термохимических процессов получения углеродных
нанотруб в реакторах непрерывного действия. Отладка модуля
расчета строения, формы, распределения углеродных нанотруб по
размерам.
3.3. Отладка модуля расчета процесса получения
наноструктурированных стекол. Отладка модуля расчета процесса
получения наноструктурв стеклах. Отладка модуля расчета
процесса получения нанонитей в нанопорах оксидных матриц.
3.4. Проведение работ по программированию и отладке
программных модулей математических моделей процессов (в
которых используются наноструктурированные материалы): - отладка модуля расчета процесса очистки выхлопных газов на
высокопористых ячеистых катализаторах с нанесенным
наноструктурированным покрытием.
3.5. Программирование и отладка основных модулей программного
комплекса ЬКлЬА/Мапо. 3.6. Программирование и отладка вычислительного ядра, реализующего локально-рекурсивный нелокально-асинхронный
алгоритм управления вычислениями.
3.7. Программирование и отладка вычислительных программных
модулей, реализующих моделирование:
-динамики электромагнитных волн в структурированной среде с
целью решения задач нанооптики
-самосогласованной динамки системы спинов в магнитных
гетероструктурах с целью решения задач спинтроники
-неравновесных флуктуационно обусловленных фазовых переходов
с целью решения задач напыления тонкопленочных покрытий и
наномодификации поверхности
3.8. Отладка программного комплекса ЬКлЬА/Мапо в целом.
Проведение работ по программированию и отладке программных
модулей математических моделей процессов (в которых используются наноструктурированные материалы): - отладка модуля расчета процесса получения водорода в
мембранном каталитическом реакторе (с нанесенным наноструктурированным каталитическим слоем).
Развернуть
4
01.01.2011 - 30.04.2011
4.1. Разработка информационной модели базы данных по
нанокомпозитам.
4.2. Разработка баз данных (композиты, наноструктуры, свойства). 4.3. Создание рабочих форм для ввода-вывода информации.
4.4. Тестирование базы данных и примеры поисковых
запросов по нанокомпозитам.
4.5. Разработка модуля для анализа данных с использованием
технологии 1ех1 ттт§. Реализуемые подпрограммы:
Модуль анализа, использующий следующие методы:
- дуалистическая структура: использование для определения
продукционных правил генетических алгоритмов; оптимизация данных продукционных правил с помощью
генетических алгоритмов;
- использование нейронечетких сетей для описания
структурной модели:
-применение генетических алгоритмов для обучения и
оптимизации полученной нейронной сети.
4.6. Тестирование и апробация программного комплекса
LRnLA/Nano:
- моделирования задач из предметной области:
- оптических суперлинз, обтекаемых покрытий
- спинового транзистора
- технологических зеркал для ЕUV-литографии.
Проведение работ по программированию и отладке программных
модулей математических моделей процессов (в которых
используются наноструктурированные материалы):
- отладка модуля расчета процесса очистки выхлопных газов на
высокопористых ячеистых катализаторах с нанесенным
наноструктурированным покрытием.
Развернуть
5
01.05.2011 - 15.09.2011
5.1. Создание обслуживающих модулей программного
комплекса LRnL/Nano:
- модули задания параметров расчетов для моделирования в
каждой из предметных областей
- модуль поиска и представления результатов моделирования
- создание на осн^зе комплекса курса практически
(лабораторных) работ для студентов.
5.2. Разработка для всех программных модулей технической
документации для организации общего пользования
программно-информационным комплексом.
5.3. Проведение испытаний и корректировка технической
документации по результатам проведенных испытаний.
5.4. Проведение технико-экономической оценки полученных результатов.
5.5. Разработка программ внедрения НИР в образовательный
процесс по специальности «информационные системы и
технологии».
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Тема
Разработка импортозамещающего программного комплекса для параллельных вычислений по математическому моделированию технологических процессов металлообработки (штамповки, литья и термообработки).
Продолжительность работ
2012 - 2013, 16 мес.
Бюджетные средства
50 млн
Количество заявок
1
Тема
Исследование и разработка архитектуры и среды программирования перспективной супер-компьютерной системы на основе динамической модели вычислений с управлением потоком данных.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 13 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
4
Тема
Высокоуровневые модели параллельных вычислений и их библиотеки поддержки времени выполнения
Продолжительность работ
2011 - 2012, 23 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
2
Тема
Организационно-техническое обеспечение проведения всероссийской молодежной конференции «Параллельные и распределенные вычисления
Продолжительность работ
2011, 3 мес.
Бюджетные средства
0 млн
Количество заявок
2
Тема
Организационно-технические обеспечение проведения международной конференции с элементами научной школы для молодежи "Высокопроизводительные параллельные вычисления на кластерных системах"
Продолжительность работ
2009, 4 мес.
Бюджетные средства
0,7 млн
Количество заявок
3