В ноябре в МФТИ открылся Центр вычислительной физики. Он будет работать на базе Физтех-школы физики и исследований им. Ландау. Инициатива создания центра принадлежит молодым ученым, выпускникам Физтеха: Кириллу Герке, руководителю научной группы «Цифровой Керн», ведущему научному сотруднику ИФЗ РАН, и Николаю Кондратюку, заведующему лабораторией многомасштабного моделирования в физике мягкой материи ЛФИ МФТИ.
Фото пресс-службы МФТИ
Идея организации совместной работы возникла около года назад, когда в проекте «Цифровой керн», которым уже более пяти лет занимается научная группа Кирилла Герке вместе с компанией «Роснефть», возникла задача из области молекулярного моделирования. Эту задачу успешно решила лаборатория Николая Кондратюка. По мнению ученых, объединение в едином центре целого ряда направлений позволяет работать веерному подходу, когда в научном коллективе собраны специалисты из разных областей, обладающие разнообразными компетенциями и способные сообща решать задачи сразу нескольких тематик.
«Мы занимаемся исследованиями на молекулярном масштабе, а в научной группе Кирилла представлен практически полный спектр масштабов описания материи. Это и статистические модели, модели в масштабе пор, сплошной среды, и разнообразные промежуточные решения на мезомасштабе, турбулентные режимы и высокоскоростные потоки, например, обтекание крыла самолета. Центр вычислительной физики объединил людей, обладающих глубокими знаниями в различных областях физики, вычислительных методов, высокопроизводительных вычислений, оптимизационных задач», — объяснил Николай Кондратюк.
У нового центра несколько научных направлений. Например, моделирование на уровне атомов и молекул — это атомистическое моделирование углеводородных жидкостей, мягкой материи, флюидов и поверхностных свойств флюидов в сотрудничестве с нефтедобывающими компаниями и атомистическое моделирование растворимости молекул, которое может быть востребовано фармацевтическими гигантами. Другая большая задача — разработка симуляторов физико-химических процессов и явлений. Мультифизичные симуляторы представляют собой программное обеспечение, моделирующее физические процессы разной природы: течения в пористых средах, фильтрацию примесей, теплофизику, упругие свойства и разрушение материалов, сыпучие среды. Третье направление — повышение эффективности работы расчетных систем и инструментов машинного обучения на гибридных вычислительных архитектурах. Задачи моделирования веществ и их свойств требуют огромного количества вычислительных ресурсов, поэтому работа в области ускорения процессов моделирования и оптимизации работы вычислительных мощностей востребована не только для исследований на молекулярных масштабах, но для физики Земли и атмосферы, робототехники и многих других областей знания.
Оптимальное управление, комплексная оптимизация процессов, решение обратных задач — четвертая перспективная область исследований. Решение обратных задач позволяет определить неизвестные данные и их роль в технологических процессах.
«Одно интересное направление называется “стохастические реконструкции” — мы решаем некорректно поставленную обратную задачу с помощью самых разных методов. Это позволяет нам создавать различные 3D структуры материалов, которые обладают нужными физическими свойствами. При этом мы можем поймать корреляции между структурой и свойствами и настроить модели так, чтобы создать материалы с заведомо известными свойствами. Например, материалы для фильтров, обладающие определенной пропускной способностью, проницаемостью, при этом способные улавливать частицы определенного размера. На основе стохастических реконструкций мы также решаем фундаментальные задачи в области структуры наноматериалов, в том числе с помощью малоуглового рассеяния», — рассказал Кирилл Герке.
Сфера деятельности нового центра в рамках Физтех-школы обязательно будет включать в себя работу со студентами. В ближайшие годы на базе Центра вычислительной физики откроется новая образовательная программа ЛФИ МФТИ.
«Наш центр всегда открыт для научного руководства и готов брать студентов и аспирантов. Мы уже рассказали о себе первокурсникам на мастер-классах “Горизонты физики”. Участвуем в программе “Ментор”, и наш коллега Илья Копаничук заинтересовал студентов своим проектом. Все ключевые сотрудники центра являются потенциальными научными руководителями сильных студентов», — подчеркнул Кирилл Герке.
Для студентов, желающих узнать больше о Центре вычислительной физики, познакомиться с научными проектами, найти научного руководителя, а также для всех интересующихся — контакты:
k.gerke@digital-core.ru — Кирилл Миронович Герке;
kondratyuk.nd@mipt.ru — Николай Дмитриевич Кондратюк.
