ИСТИНА

Основной целью научных исследований в рамках указанной НИР является проведение научных исследований по следующим направлениям: 1.Развитие модели молекулярной памяти основанной на фазовом переходе в аморфном углероде. 2.Проведение вычислительных экспериментов с целью подтверждения предложенной квантовой модели температурного фазового превращения аморфной структуры углерода с низкой проводимостью в кристаллическую графитовую структуру, обладающую высокой проводимостью. 3.Проведение на высокопроизводительных вычислительных платформах математического моделирования физических процессов, связанных с распространением электромагнитных волн в неоднородных средах со специальными свойствами. 4.Изучение зависимости увеличения влияния продольного электрического поля лазерного импульса, проходящего через плазму, на движение и ускорение заряженных частиц. Исследование физического механизма влияния реакции излучения на ускорение заряженных частиц. 5.Математическое моделирование процесса формирования трехмерных токовых островов в солнечной и лабораторной плазме. 6.Моделирование финансовых рынков с использованием аппарата стохастических дифференциальных уравнений. Развитие численных методов решения стохастических дифференциальных уравнений.

The proposed scientific research topics are dedicated to: 1. Development of a molecular memory model based on a phase transition in amorphous carbon. 2. Perfoming computational experiments to confirm the proposed quantum model of the temperature phase transformation of an amorphous carbon structure with low conductivity into a crystalline graphite structure with high conductivity. 3. Performing on high-performance computing platforms mathematical modeling of physical processes associated with the propagation of electromagnetic waves in inhomogeneous media with special properties. 4. Studying the dependence of the increase in the influence of the longitudinal electric field of a laser pulse passing through the plasma on the motion and acceleration of charged particles. Investigation of the physical mechanism of the influence of the radiation reaction on the acceleration of charged particles. 5. Mathematical modeling of the formation of three-dimensional current islands in solar and laboratory plasmas. 6. Modeling of financial markets using the apparatus of stochastic differential equations. Development of numerical methods for solving stochastic differential equations.

Планируется, что будут получены фундаментальные результаты в следующих направлениях: 1. Развитие модели молекулярной памяти основанной на фазовом переходе в аморфном углероде. 2. Проведение вычислительных экспериментов с целью подтверждения предложенной квантовой модели температурного фазового превращения аморфной структуры углерода с низкой проводимостью в кристаллическую графитовую структуру, обладающую высокой проводимостью. 3. Разработка алгоритмов решения обратных задач при создании вычислительных нанотехнологий, связанных с проблематикой фазовых переходов. 4. Проведение на высокопроизводительных вычислительных платформах математического моделирования физических процессов, связанных с распространением электромагнитных волн в неоднородных средах со специальными свойствами. 5. Изучение зависимости увеличения влияния продольного электрического поля лазерного импульса, проходящего через плазму, на движение и ускорение заряженных частиц. Исследование физического механизма влияния реакции излучения на ускорение заряженных частиц. 6. Математическое моделирование процесса формирования трехмерных токовых островов в солнечной и лабораторной плазме. 7. Моделирование финансовых рынков с использованием аппарата стохастических дифференциальных уравнений. Развитие численных методов решения стохастических дифференциальных уравнений. Разработка стохастических (вероятностных) и нейросетевых алгоритмов при исследовании финансовых рынков.

Ранее научный коллектив получил следующие фундаментальные результаты, которые могут быть положены в основу дальнейших научных исследований: 1. Проведено квантовое моделирование фазовых переходов в молекулярной системе для создания новых приборов в области нанотехнологий; 2. разработаны новые параллельные численные алгоритмы для решения уравнений Максвелла для нахождения электромагнитных полей при распространении в геометрически сложных технических системах; 3. квантовое моделирование нанороботов в биомелекулярных системах на суперкомпьютерах; 4. разработаны эффективные численные суперкомпьютерные алгоритмы решения трехмерных моделей частиц в ячейках при определении влияния электромагнитных лазерных импульсов на мультикластерную плазму; 5. исследованы численные алгоритмы и разработаны программ для суперкомпьютеров с целью исследования процессов перезамыкания магнитных силовых линий в пространстве для идентификации неустойчивостей лабораторной и космической плазмы; 6. разработаны эффективные современные алгоритмы диагностики горячей плазмы в установках управляемого термоядерного синтеза типа токамак; 7. проведено численное исследование стохастических дифференциальных уравнений и их решений в прикладных задачах демографии, финансовой математики и урбанистики.

В рамках научных исследований по заявленной теме НИР в 2021 году были получены следующие основные научные результаты и осуществлено значительное продвижение в области следующих исследований: 1. Разработан метод поиска редуцированного базиса для уравнения Смолуховского. 2. Разработан многочастотный алгоритм определения диэлектрической проницаемости однородного слоя в прямоугольном волноводе. 3. Проведено моделирование динамики генерации висмутового волоконного лазера. 4. Разработана программная библиотека для поддержки эволюционных и популяционных алгоритмов непрерывной и дискретной оптимизации. Проведен анализ возможных схем распараллеливания наиболее вычислительноемких операторов в данной библиотеке с использованием многопоточности, многопроцессорности и графических ускорителей. 5. Предложен и реализован метод кросс-классификации эволюционных и роевых алгоритмов непрерывной оптимизации и различных тестовых задач непрерывной оптимизации с использованием различных методов понижения размерности. 6. Предложен метод поиска и распознавания лиц на исторических фотографиях на основе использования сиамских нейронных сетей. Разработан прототип соответствующей программной системы. 7. Разработана программная система для автоматического распознавания печатных текстов в русской дореформенной орфографии на основе технологии распознавания Tesseract. 8. Проводились работы по развитию единой программной среды, предназначенной для планирования, сопровождения и анализа экспериментов на установках токамак. 9. Реализован численный код PLASMALESS для моделирования магнитной системы установок токамак. 10. Модернизирован численный код TOKSCEN (TOKamak SCENario) для расчетов сценариев разряда в установках токамак, удалось добиться ускорения вычислений примерно в 20 раз. Значительное внимание уделялось работам по подготовке к пуску отечественной установки Т-15 МД. 11. Создана модель предиктивной аналитики на основе временных рядов. В настоящее время предиктивный анализ используется во многих сферах современной жизни. В производстве огромные объемы данных анализируются, часто с помощью машинного обучения, для улучшения бизнеса и производственных операций. С каждым годом все больше и больше компаний внедряют технологии нового поколения в свой производственный процесс. Возможность точно предсказать работу того или иного механизма и на основе этого оценить ресурс оборудования является очень важной задачей. От такого исследования может зависеть не только величина убытков предприятия, но и здоровье множества людей, жизни которых зависят от исправности рабочей установки. Исследование особенностей эксплуатации газотурбинной установки. Изучена работа установки, получены и обработаны данные об «общем уровне». Для построения прогноза были использованы модели линейной регрессии, ARIMA и скользящего среднего. Для анализа стационарности был использован тест Дики-Фуллера. Результатом работы явилось сравнение построенных моделей. Был обнаружен нисходящий тренд, свидетельствующий о необходимости в будущем проведения проверки и ремонта высокотехнологичного оборудования. 12. Для установки JET получены оценки погрешностей восстановления в задаче реконструкции равновесия плазмы для случая ограничения на коэффициент запаса устойчивости q. 13. Исследована актуальная математическая задача, связанная с возмущением классической детерминированной системы дифференциальных уравнений Лоренца за счет добавления в правую часть стохастического дифференциала (стохастического процесса). На основе разработанного численного кода показано, что в результате внесения в систему стохастичности возможно видоизменение классического (детерминированного) аттрактора с его преобразованием в так называемый «стохастический» аттрактор. Данное обстоятельство является чрезвычайно интересным, так как может служить одним из объяснений возникновения такого сложного природного явления как турбулентность.