Динамическая оптимизация ансамбля макрочастиц в суперкомпьютерном моделировании лазерной плазмы

Бурное развитие суперкомпьютерных систем делает возможным применение численных экспериментов всё в большом числе областей современной физики и технологий, что открывает возможности по разработке прорывных технологий. Тем не менее, в силу многомерной и многомасштабной природы физических процессов, ключевое значение часто имеет разработка новых методик эффективного использования возрастающих вычислительных ресурсов современных суперкомпьютеров.Данный проект предлагается в контексте имеющихся планов по созданию сверхмощного лазера в Нижегородской области (проект XCELS). Проект направлен на решение проблемы неэффективного представления распределения плазмы ансамблем макрочастиц при масштабном численном моделировании методом частиц в ячейках, в том числе при стремительном росте плотности плазмы. Эта проблема является одной из ключевых на пути разработки нескольких прорывных технологий в области применения лазеров с высокой пиковой интенсивностью, включая концептуально новые компактные источники протонов и излучения для диагностики в прикладных и фундаментальных исследованиях, а также для многих актуальных задач промышленности, техники и медицины.В рамках предлагаемого проекта планируется разработать:(1) новые методы динамической оптимизации ансамбля макрочастиц, которые позволят проводить численное моделирование сложных систем в условиях наличия сверхсильных полей;(2) новые адаптивные подходы к эффективному использованию современных суперкомпьютерных систем при применении методов оптимизации ансамбля макрочастиц в условиях существенного дисбаланса вычислительной нагрузки.