Суперкомпьютерные технологии решения больших задач естествознания, математические модели, методы анализа и оптимизации сложных информационных систем

Объектом исследования являются сложные природные и антропогенные системы и проходящие в них процессы. Цель работы – построение математических моделей, алгоритмов и программных средств анализа и оптимизации сложных систем и протекающих в них процессов. Методы исследований основываются на математическом и имитационном моделировании и вычислительном эксперименте. Результаты работы: 1) Выполнено исследование порядка сходимости новых численных методов решения гиперболических уравнений. Разработана численная схема для движения заряженных частиц в электромагнитных полях. Создана 3D модель динамики инжектированного пучка в открытую магнитную ловушку в диамагнитном режиме и проведены численные эксперименты по удержанию плазмы. Исследовано влияние архитектурно зависимых оптимизаций параллельного геофизического кода на итоговую производительность вычислений. 2) Предложен алгоритм балансировки трассы, обеспечивающий в ряде случаев повышение эффективности исполнения параллельных программ, конструируемых системой LuNA на основе подсистемы воспроизведения трасс. Разработана эффективная фрагментированная программа решения краевой задачи фильтрации двухфазной жидкости. Выполнена параллельная реализация библиотеки клеточно-автоматных топологий для синхронных клеточных автоматов. Проведено ее тестирование на кластере. Реализована модель построения покрытия прямоугольного поля плитками домино. 3) Начата разработка фундаментальных основ цифровых двойников научных установок класса мегасайенс. 4) Разработан цифровой двойник позвоночника человека. 5) Начата разработка многоуровневой распределенной информационно-вычислительной системы для хранения, обработки и анализа больших генетических данных, в том числе, в частности разработана база данных Human_SNP_TATAdb о SNP, статистически достоверно изменяющих сродство ТАТА-связывающего белка к промоторам генов человека, а также создана база знаний RatDEGdb по дифференциально экспрессирующимся генам крысы как модельного объекта биомедицинских исследований. 6) Проведено исследование аномального роста русскоязычных публикаций в материалах конференций по данным базы Scopus. 7) Создана система мониторинга событий информационной безопасности в академических институтах. 8) Получены новые решения в области построения математических и имитационных моделей сетей различного назначения, в частности сетей на кристалле, сетей мониторинга состояния окружающей среды и транспортных сетей. Выполнены программные реализации предложенных алгоритмов и имитационных моделей, часть программ получила государственную регистрацию.