Разработка и реализация принципов суперкомпьютерного кодизайна для развития сквозных цифровых технологий и создания высокопроизводительных вычислительных платформ для предсказательного моделирования и применения искусственного интеллекта: от микромира, до живых организмов и Земной системы

Представленный комплексный проект включает в себя создание, обоснование и применение новых высокопроизводительных алгоритмов решения важных прикладных задач естествен-ного и гуманитарного характера в физике элементарных частиц, задачах искусственного ин-теллекта и автоматической обработки текстов, разработке моделей Земной системы, биоин-форматике, а также разработку архитектуры и принципов построения сверхвысокопроизво-дительной платформы для эффективной поддержки приложений предсказательного модели-рования и искусственного интеллекта, требующих интенсивных вычислений и/или работу с большими объемами данных. Модели, методы и средства высокопроизводительных вычислений. В рамках проекта будет создана уникальная система оценок, позволяющих проводить срав-нительный анализ и расставлять приоритеты при изучении производительности суперком-пьютерных приложений и систем. После этого будут разработаны методы и средства опера-тивного информирования пользователей, администраторов и руководства суперкомпьютеров о качестве выполнения отдельных приложений и вычислительной системы в целом, выводы о котором будут получены с помощью разработанной системы оценок. Физика элементарных частиц. В современной физике элементарных частиц «Стандартная Модель» достаточно хорошо описывает, по крайней мере, сильное, слабое и электромагнитное взаимодействия. Поскольку она основана на квантовой теории поля, а в четырёхмерном пространстве-времени до сих пор не удаётся решать квантовополевые модели точно, теория возмущений остаётся наиболее последовательным подходом в физике элементарных частиц. Предполагается усовершенствовать алгоритмы и соответствующие компьютерные программы, требуемые для проведения вычислений в данной области, адаптировать их для работы с использованием сверхвысокопроизводительных платформ и применить для решения конкретных задач. Искусственный интеллект и автоматическая обработка текстов. В СМИ, сети Интернет, социальных сетях публикуется огромное количество мнений, анализ которых может дать представление о проблемах и вопросах, обсуждаемых с наиболее диаметральных позиций, изучить настроения общества. Анализ больших текстовых данных с использованием методов искусственного интеллекта для выделения значимых факторов и их взаимосвязей в сочетании с традиционными методами социологии, такими как социологические опросы, может дать более детальную картину происходящих в обществе процессов. Задачей исследования является формирование карты дискуссионных вопросов с выявлением антагонистических и поддерживающих отношений между обсуждаемыми субъектами, объектами, явлениями и процессами, основных позиций по данным вопросам, что позволит быстрее выявлять возникающие проблемные точки и конфликты в российском обществе, исследовать модели предсказательного моделирования социальной устойчивости общества. Новизна исследования состоит в применении комплексного подхода к анализу больших текстовых данных, включая большие лингвистические ресурсы (словари оценочной лексики, онтологии), предобученные модели и методы классификации на основе нейронных сетей, методы логического вывода, и методы анализа связного текста. Прежде всего путем внедрения знаний о глобальных взаимосвязях окружающего мира, описанных в больших лингвистических ресурсах, в большие предобученные языковые модели. Суперкомпьютерный кодизайн для моделей Земной системы. Процессы, происходящие в деятельном слое суши и пограничном слое атмосферы, представляют ключевые звенья циклов энергии, воды, углерода и биогенных элементов в Земной системе. Явное численное моделирование многомасштабных и комплексных физических процессов в этих слоях требуется как в частных прикладных задачах, так и для совершенствования систем предсказательного моделирования погоды и климата. Это, в свою очередь, подразумевает развитие математических методов и алгоритмов и использование принципов суперкомпьютерного кодизайна. В проекте будет проведено усовершенствование вихреразрешающей модели пограничного слоя атмосферы и схемы деятельного слоя суши в части воспроизведения процессов, связанных с переносом и преобразованием влаги. Часть математических подходов при этом будет применено впервые в мире. Одной из основных задач является также реализация упомянутых моделей на высокопроизводительных платформах с использованием общей, распределённой памяти и графических ускорителей. Биоинформатика и моделирование живых систем. Выполнение проекта сделает возможным использование компьютерных методов в медицине и фармацевтике на качественно новом уровне. Будет создана единая база ключевых белков/ферментов человека и перечень мутаций, связанных с патологическими состояниями организма, что даст возможность проводить автоматизированную оценку функциональной значимости структурных вариаций в геноме пациента. Будет разработана не имеющая мировых аналогов технология компьютерного дизайна прототипов лекарственных средств, предсказания их возможных побочных действий, что позволит исключить ряд длительных и трудоемких стадий предварительного экспериментального скрининга и существенно ускорить процесс создания селективных лекарственных препаратов.