При поддержке мегагранта в ЮФУ создана лаборатория мирового уровня по вычислительной механике

В 2019 году Южный федеральный университет стал победителем седьмого конкурса на предоставление мегагрантов, выделяемых из федерального бюджета для поддержки научных исследований. В число проектов, которые жюри конкурса отобрало для финансирования в 2019-2021 годах, вошел проект ЮФУ «Модели, алгоритмы и программные средства для многомасштабного анализа новых материалов и физически активных сред».

Данный проект является в настоящее время единственным поддержанным проектом по направлению «Прикладная математика» среди 315 лабораторий мирового уровня, созданных в России. Его целью являлось создание в Институте математики, механики и компьютерных наук им. И.И. Воровича ЮФУ лаборатории вычислительной механики для реализации современных исследований мирового уровня в различных областях прикладной математики и механики. Научным руководителем лаборатории стал профессор Института вычислительной математики Академии математики и системных наук Китайской академии наук доктор Чжун-Чжи Бай — признанный авторитет в сфере вычислительной алгебры и давний партнёр ЮФУ по исследованиям, почетный доктор Южного федерального университета. Соруководителем с российской стороны является заведующий кафедрой математического моделирования профессор Андрей Наседкин.

В Институте математики, механики и компьютерных наук им. И.И. Воровича Южного федерального университета в течение последних лет был накоплен определенный опыт работы в этом направлении. Разработаны пакеты прикладных задач ACELAN, ACELAN-COMPOS, успешно применяемые для определённого класса задач.

Однако ряд проблем, возникающих в ходе многомасштабного анализа новых материалов и физически активных сред привели к необходимости решать сложные, с точки зрения вычислительной алгебры, задачи, что, в свою очередь, продиктовало необходимость разработки эффективных вычислительных методов их решения.

Сейчас сотрудники лаборатории проводят научные исследования по различным востребованным направлениям: численные методы и программные средства решения алгебраических задач большой размерности; конечно-элементные комплексы для компьютерного дизайна композитов и активных материалов; модели, алгоритмы и программы для решения обратных задач по идентификации свойств активных материалов и исследования многомасштабных структур течений. Численные эксперименты выполняются на современном оборудовании, закупленном за счет средств гранта, которое включает высокопроизводительные вычислительные станции Dell Precision Tower с многоядерными процессорами серии Xeon и значительным объемом оперативной (384 Гб) и видеопамяти (64 Гб). Такое оборудование позволяет проводить расчеты с матрицами большой размерности, в том числе с использованием распараллеливания и алгоритмов расчета на GPU. В распоряжении научного коллектива также находятся лицензии на CAE пакеты COMSOL и ANSYS, встроенные решатели которых могут быть использованы для сравнительных численных экспериментов по определению собственных значений разреженных квази-определенных матриц, возникающих при решении ряда задач математической физики.

За время работы в рамках мегагранта ученые лаборатории опубликовали результаты своих исследований в 25 научных статьях в научных изданиях, индексируемых в базе данных Web of Science Core Collection, из них 11 в изданиях, входящих в первый квартиль Q1.

События, связанные с пандемией, внесли некоторые коррективы в работу лаборатории. Научный руководитель лаборатории профессор Бай осуществляет общее руководство дистанционно. И научно-исследовательская деятельность лаборатории не останавливается. Регулярно проводятся семинары, в ходе которых с профессором Бай обсуждаются научные направления и научные итоги работы. В руководство ежедневной работой сотрудников лаборатории вовлечен профессор Андрей Наседкин.

14 мая в рамках XXVIII научной конференции “Современные информационные технологии: тенденции и перспективы развития”, (СИТО2021) состоялся международный семинар «Вычислительная механика и прикладная математика», в работе которого приняли участие ученые из Китая, Индии, Швеции, России. Сотрудники ИММ КН им. И.И. Воровича представили результаты исследований в рамках мегагранта «Модели, алгоритмы и программные средства для многомасштабного анализа новых материалов и физически активных сред». Руководитель международной научной лаборатории «Вычислительная механика», созданной в рамках мегагранта ЮФУ, проф. Чж.-Чж. Бай участвовал в работе семинара со своими учениками из университетов и научных центров Китая.

Создание научной лаборатории, возглавляемой одним из ведущих мировых ученых в области вычислительной алгебры и научных вычислений профессором Чж.-Чж. Баем, позволило объединить усилия опытных российских ученых и молодых исследователей Южного федерального университета для решения актуальных задач, получить новые востребованные научные результаты.