ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
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.
МГУ имени М.В.Ломоносова | Координатор |
госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию) |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. | Разработка вероятностных и нейросетевых моделей прямых и обратных задач для создания нанотехнологий |
Результаты этапа: Основные результаты выполнения данного этапа НИР состоят в следующем: 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) Предложен и реализован метод кросс-классификации эволюционных и роевых алгоритмов непрерывной оптимизации и различных тестовых задач непрерывной оптимизации с использованием различных методов понижения размерности. 5) Разработана программная система для автоматического распознавания печатных текстов в русской дореформенной орфографии на основе технологии распознавания Tesseract. 6) Реализован численный код PLASMALESS для моделирования магнитной системы установок токамак. Модернизирован численный код TOKSCEN (TOKamak SCENario) для расчетов сценариев разряда в установках токамак. 7) Создана модель предиктивной аналитики на основе временных рядов. 8) Исследованы сценарии работы 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. 9) Для установки JET получены оценки погрешностей восстановления в задаче реконструкции равновесия плазмы для случая ограничения на коэффициент запаса устойчивости q. 10) 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. | ||
2 | 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. | Разработка вероятностных и нейросетевых моделей прямых и обратных задач для создания нанотехнологий |
Результаты этапа: Основные результаты, полученные в рамках НИР в отчетном 2022 году: 1) С использованием технологии глубоких нейронных сетей разработана и программно реализована модель, позволяющая распознавать в режиме реального времени при ограниченных вычислительных ресурсах эмоции человека по видеопоследовательности, в которой присутствует как речевой сигнал, относящийся к источнику, для которого нужно определить состояние, так и его лицо. Реализовано автоматическое структурирование данных и приведение их к унифицированному формату, включающее в себя создание выборки для обучения, создание тестовой выборки, обработка данной выборки путем приведения к одинаковому размеру и удаление частей изображения, не влияющих на классификацию. 2) Решена задача мультиклассовой семантической сегментации изображений процесса интрацитоплазматической инъекции сперматозоида (ИКСИ) методами глубокого обучения. 3) Предложен метод автоматической семантической сегментации кадров видеозаписи процесса интрацитоплазматической инъекции сперматозоида (ИКСИ) на четыре класса: микроинъектор, микропипетка, яйцеклетка и фон. 4)Исследована структура редуцированных базисов для задач агрегационной кинетики. 5)Рассмотрена агрегация частиц в пространственно неоднородной среде с учетом диффузии и переноса частиц и наличия источника мономеров. Показано хорошее совпадение результатов численных расчетов с теоретическими предсказаниями. 6)Проведено моделирование динамики генерации тулиевого волоконного лазера. 7)Изучен вариационный метод получения необходимых (и достаточных) условий устойчивости возмущенных решений системы уравнений Валлиса. 8) Проведено исследование устойчивости, чувствительности и стабилизации стохастически возмущенной динамической системы Лоренца, представляющей модель конвективной турбулентности. 9) Рассмотрен деформационный (гомотопический) метод исследования экстремальных задач. Примеры применения этого метода иллюстрируются для известных задач нелинейного анализа. 10) Методами математического моделирования продолжено изучение проблемы совместного сосуществования различных групп населения внутри урбанистического образования. 11) Реализован программный продукт Gamebreaker-2, способный однозначно определять игровую деятельность и прерывать её. В качестве алгоритма выбран метод машинного обучения – классификатор случайного леса. 12) Разработан новый высокоэффективный метод для нахождения распределения электрического тока в плазме установки токамак с учетом дополнительной априорной информации. 13) С помощью разработанного ранее вычислительного кода RPB (Reconstruction Plasma Boundary) проведено моделирование работы системы электромагнитной диагностики токамака Т-15МД, ее оптимизация. 14) Модифицирован алгоритма применения методики epsilon-сетей для моделирования начальной фазы разряда на установке T-15M. Изучены возможности применения нейронных сетей в задаче реконструкции равновесия плазмы 15) Был модифицирован трехмерный релятивистский код взаимодействия лазерного импульса с веществом. Произведены первые вычислительные эксперименты взаимодействия лазерного излучения с веществом (распределенными кластерами гелия в вакууме). 16) Выполнено исследование эффективности нейросетевых методов машинного обучения, основанных на архитектуре трансформеров, для решения задачи распознавания и классификации именованных сущностей в русскоязычных текстах. 17) Выполнена реализация прототипа программной библиотеки на основе разработанной модели популяционных алгоритмов и введённой системы паттернов, тестирование которой показало работоспособность и перспективность предложенного подхода. 18) Разработан новый метод расчета комплексной амплитуды установившегося решения задачи для уравнений Максвелла в волноводе, состоящий в решении интегрального уравнения в малой области, соответствующей изучаемому образцу. | ||
3 | 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. | Разработка вероятностных и нейросетевых моделей прямых и обратных задач для создания нанотехнологий |
Результаты этапа: Основные результаты, полученные в рамках НИР в отчетном 2023 году: 1) Разработан альтернативный подход к очищению речевых сигналов от шума – использование генеративных диффузионных моделей, которые моделируют распределение обучающих данных. Проведенные эксперименты показывают, что модель превосходит современные методы по основным метрикам качества очищения речи для широкого диапазона отношений сигнал/шум, что свидетельствует о хорошей обобщающей способности модели и целесообразности ее применения для решения поставленной задачи. 2) Проведены работ по моделированию процессов в установках токамак. Проведены работы по развитию моделей плазмы. 3) Разработана библиотеки параллельной реализации популяционных алгоритмов. 4) Проведено исследования возможностей применения методов факторизации для прогнозирования эффективности работы популяционных алгоритмов для задач многомерной непрерывной оптимизации. Рассмотрена задача поиска пути с минимальным перепадом энергии, которая возникает при анализе процессов перехода между различными структурными состояниями в системах с атомарной или молекулярной структурой. В рамках работы приведена постановка оптимизационной задачи поиска пути, выполнены реализация и применение метода для модельных потенциалов, которые представляют собой различные энергетические профили. Проведено исследование влияния параметров метода на формирование путей и соответствующих энергетических профилей. Продемонстрирована высокая чувствительность метода к входным параметрам. 5) Проведено исследований по разработке и верификации оценочной функции для учёта межмолекулярных взаимодействий в белковых комплексах. Для тестового набора комплексов приведены результаты численных экспериментов, демонстрирующие оценки энергии взаимодействия, полученные с помощью разработанной функции. Представлены результаты сравнения с существующими методами. Разработанная оценочная функция обладает набором параметров, выбор которых позволит различным образом рассматривать процесс формирования комплекса. 6) Исследована кинетика агрегации седиментирующих частиц аналитически и численно при использовании уравнения переноса-диффузии . предлагается аппроксимация рациональной функцией для всего диапазона чисел Пекле. Оцениваются скорости агрегации, численно решая уравнение переноса-диффузии. Результаты проведенного численного моделирования хорошо согласуются с аналитической теорией для большого диапазона рассматриваемых чисел Пекле (разница между минимальным и максимальным рассматриваемыми числами составляет 4 порядка). 7) Изучена детерминированная и стохастическая система дифференциальных уравнений Валлиса. Поведение решений системы Валлиса после появления случайного шума достаточно наглядно демонстрирует существенную роль учета стохастичности в моделировании возникновения турбулентности. Представляется логичным то, что стохастические возмущения усиливают стохастические же колебания вокруг положений равновесия, которые характерны для системы уравнений Валлиса, в результате чего интегральная траектория, напоминающая странный аттрактор, будет появляться и здесь. Результаты численных расчетов подтверждают эти предположения. 8) Проведено исследование нелинейной дифференциальной системы уравнений в частных производных второго порядка, известной как система типа «реакция-диффузия» Колмогорова-Петровского-Пискунова (известна также как уравнения Фишера-КПП). Показано, что при определенных ограничениях решение системы выходит на стационарный режим, т. е. является асимптотически устойчивым на бесконечных временных промежутках. | ||
4 | 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. | Разработка вероятностных и нейросетевых моделей прямых и обратных задач для создания нанотехнологий |
Результаты этапа: | ||
5 | 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. | Разработка вероятностных и нейросетевых моделей прямых и обратных задач для создания нанотехнологий |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".
№ | Имя | Описание | Имя файла | Размер | Добавлен |
---|