Мыльников Дмитрий Александрович (ФОПФ МФТИ, студент)
«Нелинейная динамика излучения GaAs-микрорезонатора со встроенными квантовыми ямами»
Экситонные поляритоны в микрорезонаторах - уникальная система, в которой возможно наблюдение оптических квантовых эффектов. Они активно изучаются учеными с начала 1990-х годов и прогресс в этой области стремительно растет. Нами для GaAs-микрорезонатора была изучена динамика фотолюминисценции микрорезонатора при переходе от режима слабой к режиму сильной экситон-фотонной связи при импульсном возбуждении. Получена Бозе-конденсация поляритонов при T=10K и исследованы особенности ее динамики.
Некрасов Алексей Норбертович
(Учреждение РАН Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова)
«АНализ Информационной Структуры белков – новый инструмент для изучения «белковых молекулярных машин»
Данные о позиционной информационной энтропии полученные при анализе базы данных негомологичных белковых последовательностях позволили обосновать новый способ кодирования белковых последовательностей. Использование этого нового способа кодирования позволило создать метод Анализа Информационной Структуры белков (АНИС-метод). Применение АНИС-метода к природным белковым последовательностям выявляет иерархически организованные Элементы Информационной Структуры (ЭЛИС). Дальнейшие исследования показали наличие взаимосвязей между ЭЛИС и элементами пространственной организации белков. Рассмотрены возможности использования АНИС-метода для исследования механизмов функционирования «белковых молекулярных машин» и изучения особенностей формирования белок-белковых комплексов. На ряде примеров показана эффективность использования АНИС-метода в работах по созданию рекомбинантных белков с новыми функциональными характеристиками и выявлению функционально важных фрагментов в белковых молекулах.
Некрасов Павел Олегович (МФТИ, ФРТК, студент)
«Анализ эффективности совместного применения проактивного и реактивного способов рассылки сетевой информации в беспроводных самоорганизующихся сетях»
Неудачно выбранный способ рассылки сетевой информации в таких сетях может привести к большому объёму служебного трафика и низкому качеству построенных маршрутов, что в конечном итоге приводит к низкому качеству передачи мультимедийной информации. Как показывают многие исследования, эффективность как проактивного, так и реактивного способа рассылки существенно зависит от рассматриваемого сценария.
В данной работе доказана справедливость гипотезы о том, что совместное использование проактивного и реактивного способов рассылки сетевой информации в беспроводной самоорганизующейся сети расширяет диапазон сценариев, в котором работа протокола маршрутизации эффективна с точки зрения передачи мультимедийного трафика.
Образ Антон Олегович (ФАЛТ МФТИ, студент 561 гр.)
«Модель вихревого следа за самолётом, основанная на методах вычислительной аэродинамики»
Разработан прикладной пакет программ для расчета положения ламинарно-турбулентного перехода в сжимаемых трехмерных пограничных слоях. В основе методики лежит полуэмпирический e-N метод. Задача решается в рамках локально-однородного приближения линейной теории гидродинамической устойчивости. Разработаны эффективные численные методики глобального поиска неустойчивых мод дискретного спектра пограничного слоя, а также локальные процедуры поиска максимальных инкрементов неустойчивостей. Проведено тестирование для случая острых круговых конусов под углом атаки к набегающему потоку. Получено удовлетворительное соответствие с экспериментальными данными. Предполагается использование данной методики для инженерных расчетов на этапе проектирования высокоскоростных летательных аппаратов.
Орлов Юрий Николаевич (ИПМ им. М.В. Келдыша РАН)
«Современное состояние и перспективы инерциального термоядерного синтеза»
В настоящее время наряду с обычным термоядерным синтезом, использующим магнитное удержание (токамаки), развивается также и другое направление - инерциальное удержание плазмы, когда в малых объемах сосредоточено большое количество вещества с высокой температурой, успевающее прореагировать в течение времени разлета, которое за счет инерции хотя и малое, но конечное. Если для токамака главная задача - удержать плазму, то для альтернативных вариантов - напротив, главное зажечь, а удерживать и не обязательно. Чтобы такая реакция в конце производственной цепочки имела бы энергетические перспективы в виде работающей электролампочки, надо взять очень маленькие термоядерные мишени и изготовить очень большие устройства (драйверы) для их разогрева и зажигания. Будут рассмотрены различные варианты инициирования термоядерных мишеней, их преимущества и ограничения, а также перспективы научного и технологического совершенствования математических моделей и реальных устройств.
Орлов Юрий Николаевич (ИПМ им. М.В. Келдыша РАН)
«Уравнение переноса в задачах математической демографии»
Будет рассказано о современных тенденциях в изменении численности населения в России и в мире. Будут определены такие понятия, как коэффициенты рождаемости и смертности, нетто-коэффициент воспроизводства, интегральное уравнение рождаемости, демографический переход. Слушатели также узнают о проблемах, связанных с «измерениями» в демографии. Кроме описания фактической картины, будут изложены математические методы анализа и прогнозирования возрастной структуры населения на краткосрочный и долгосрочный горизонты. В частности, будет получено точное решение демографического уравнения для эволюции численности сообщества, состоящего из различных этнических групп с различным репродуктивным поведением в предположении стационарности коэффициентов рождаемости и смертности внутри каждой группы и постоянных коэффициентов предпочтений вступления в межнациональные браки.
Парамонова Марина Васильевна (ФАЛТ МФТИ, студент)
«Прогнозирование конкурентоспособности пассажирского самолета на начальных этапах проектирования»
Проведен анализ основных методов оценки конкурентоспособности проектов, используемых отечественными и зарубежными авиакомпаниями. В частности были проанализированы такие методы как: маршрутный анализ, маршрутно-экономический анализ, анализ коэффициента окупаемости рейса, ценностный анализ (Боинг), интегральная методика ГосНИИ ГА, Roland Berger. В результате проведенного анализа были выявлены недостатки перечисленных методов, не позволяющие получить представление об общей конкурентоспособности самолета.
Разработана и запрограммирована модель, позволяющая оценить конкурентоспособность пассажирского самолета через прибыль, полученную от перевозок с учетом предпочтений пассажиров.
Реализован расчет доходов авиакомпании, в результате которого доход представлен как функция параметров, являющихся важными не только для авиакомпании, но и для пассажиров: частоты полетов, комфорта, тарифа, дальности, коэффициента загрузки и т.д.
Разработана и запрограммирована модель эксплуатационных расходов самолета, рассматривающая четыре основных группы расходов: топливо, заработная плата, поставка самолета, прочее. Главное преимущество данной модели заключается в том, что статьи расходов в ней сгруппированы таким образом, чтобы были явно видны значимости каждого фактора.
Модель оценки конкурентоспособности решает существующие проблемы и позволяет получить общую картину конкурентоспособности пассажирского самолета, учитывая интересы и авиакомпании, и пассажиров.
Пашенцев Дмитрий Олегович (МФТИ, ФРТК, студент)
«Разработка системы слежения за мобильными объектами на охраняемой территории с использованием GPS/ГЛОНАС»
Контроль за передвижением и текущим местоположением часовых, мобильных групп, служебного и специального транспорта, потенциально опасных и особо охраняемых изделий, грузов.
Поверка исполнения объектом (транспортным средством, человеком) его функционального задания, выявление фактов отклонения от поставленного маршрута
Обеспечение контроля и безопасности грузоперевозок, повышение эффективности работы парка транспортных средств
Системы контроля за местоположением объектов (СКМО) являются перспективным прикладным применением спутниковых систем навигации. Использование СКМО актуально в муниципальных службах, в системах управления транспортными средствами, в вооруженных силах, в системах охраны объектов, в других отраслях и сферах деятельности.
СКМО включает использование технологий GPS и ГЛОНАСС для определения глобальных координат объектов и GSM/GPRS технологий для передачи информации о местонахождении объекта через системы сотовой связи.
Пересторонин Никита Олегович (МФТИ, ФРТК, студент)
«Тестирование алгоритмов многокритериальной оптимизации»
Сравнение алгоритмов многокритериальной оптимизации представляет большой практический интерес, однако затрудняется многоплановостью характеристик оптимизаторов и, как следствие, сложностью обработки получаемого объема данных и представления результатов в удобной для анализа и выводов форме. Разработанная и реализованная нами универсальная методика позволяет проводить разностороннее автоматическое тестирование и визуализировать как динамику эффективности оптимизаторов на отдельных задачах, так и совокупную сравнительную эффективность на классах задач.
Под эффективностью оптимизатора обычно понимается достигаемая ими точность приближения множества Парето-оптимумов при заданном числе итераций. Для характеризации этой точности в нашей работе предложен скалярный «функционал качества» Q, определяемый как расстояние Хаусдорфа между истинным Парето-фронтом и множеством, доминируемым точками из истории оптимизации. Такая характеризация обладает всеми естественными свойствами; кроме того она проста, универсальна и удобна для вычислений.
Сравнительная точность приближения Парето-фронта может существенно зависеть от числа итераций, поэтому мы представляем динамику оптимизации в виде кривых, показывающих Q как функцию этого числа. Построение кривых проводится путем анализа истории оптимизации: на каждом шаге извлекается текущее приближение к Парето-фронту, и на нем вычисляется функционал качества. Такой анализ сопряжен с большим объемом вычислений, однако нами была осуществлена оптимизация алгоритма, которая позволила многократно ускорить его до практически приемлемого уровня.
Для характеризации совокупной эффективности оптимизаторов нами используется аналог подхода Долана-Морэ: в каждом тесте оптимизаторы ранжируются по точности, и затем для каждого из них строится функция доли задач, на которых его ранг имеет значение не хуже заданного.
Предложенная методика было применена к 47 одно- и многокритериальным тестовым задачам и 7 оптимизаторам разных типов, включающим как хорошо известные оптимизаторы, так и новый алгоритм MACROS GTOPT, разработанный сектором многокритериальной оптимизации ИППИ РАН. Результаты показали высокую информативность методики и позволили сделать целый ряд наблюдений и выводов о скорости сходимости и характерном поведении различных оптимизаторов, а также их сравнительной эффективности на разных классах задач.
Подлесных Дмитрий Артурович (аспирант ФУПМ МФТИ)
«Алгоритм выбора архитектуры ЭВМ для вычислений»
В настоящее время активно развиваются различные устройства для высокопроизводительных вычислений: программируемые логические интегральные схемы, центральные процессоры, графические процессоры. Что предпочесть? Какой кластер купить? Для какой архитекуры писать программу? В докладе описывается алгоритм выбора, рассматриваются типичные случаи различных задач на основе задач, решавшихся на кафедрах информатики и вычислительной математики.
УДК 519.8
Подлипский Олег Константинович (доцент кафедры высшей математики МФТИ)
«Моделирование экспертных знаний»
Длительность формирования экспертных навыков определяет актуальность задачи сокращения этого времени путем создания новых компьютерных технологий, способных не только создавать в компьютере копии экспертных знаний (модель эксперта), но и эффективно обучать молодых специалистов.
Рассматриваются основные проблемы, возникающие при построении моделей эксперта – подсознательность знаний эксперта, большие объемы баз знаний эксперта, возможность ошибок при извлечении экспертных знаний.
Рассматривается формальная постановка задачи ординальной классификации. Описывается метод построения экспертных баз данных. Для решения больших задач классификации используется разработанный метод, состоящий в выделении из исходной задачи упрощенных задач. В исходной задаче шкалы критериев заменяются бинарными.
Для задачи классификации с двумя классами решений вводится функция – вероятность принадлежности объекта классу решений по мнению (группы) экспертов. Формулируются и доказываются свойства введенной функции. Предлагается и обосновывается метод построения баз экспертных знаний группой экспертов для создания прикладных консультационных и обучающих систем.
Описывается апробация предложенного метода. Совместно с экспертами Первого Московского государственного медицинского университета им.И.М.Сеченова строится модель эксперта по быстропрогрессирующему гломерулонефриту и модель эксперта по нефропатии беременных.
Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ МК-1512.2010.9.
Литература
Ларичев О.И. Теория и методы принятия решений, а также Хроника событий в Волшебных Странах. – М.: Логос., 2000.
Ларичев О.И., Мечитов А.И., Мошкович Е.М., Фуремс Е.М. Выявление экспертных знаний. – М.: Наука, 1989.
Брук Э.И., Кочин Д.Ю., Подлипский О.К. Системы неявного обучения задачам медицинской диагностики, основанные на экспертных знаниях. // Медицина в зеркале информатики. – М.: Наука, 2008. – С. 22-33
Подлипский О.К. О многоэкспертной классификации альтернатив. // "Фундаментальные и прикладные проблемы современной математики": Сб. науч. трудов. – М. МФТИ: 2010. – С. 140-149.
Подлипский О.К. Построение баз знаний группой экспертов. // Компьютерные исследования и моделирование – 2010, Т. 2, №1 – С. 3-11.
Подлипский О.К. О методах выявления экспертного знания для создания прикладных консультационных и обучающих систем // Труды МФТИ. – 2011. – Т. 3, № 1. – С. 112–116.
Поликарпов Михаил Игоревич (ИТЭФ)
«Сильные взаимодействия элементарных частиц и суперкомпьютеры»
Доклад посвящен исследованию основной загадки теории сильных взаимодействий - попыткам объяснения эффекта невылетания цвета. Этот эффект (отсутствие свободных кварков и глюонов) легко наблюдать путем численного моделирования теории на компьтерах, в то время как исследователи сорок лет не могут это сделать аналитически, причем не будет преувеличением сказать, что задачей занимались одни из лучших физиков нашего времени. Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах позволяет не только показать невылетание кварков и глюонов но и предсказать много параметров теории сильных взаимодействий, которые совпадают с экспериментально известными числами. Более того, оказывается возможным предсказывать новые явления, которые не обнаружены пока на эксперименте. Для этого используются крупнейшие суперкомпьютеры, а сложность вычислений такова, что время счета некоторых величин измеряется годами.
Пономарев Александр Александрович (аспирант ФАКИ МФТИ)
«Нетипичный отрыв потока газа в соплах ЖРД»
Чтобы течение продуктов сгорания в соплах большой степени расширения жидкостных ракетных двигателей, предназначенных для работы в сильно разреженной атмосфере и в вакууме, в наземных испытаниях было таким же, как в штатных условиях работы двигателя, необходимо понизить внешнее давление около среза сопла. Если двигатель однокамерный, то обычно для этого применяют так называемую газодинамическую трубу, позволяющую понизить это давление за счёт эжектирующего действия струи продуктов сгорания. Для многокамерных жидкостных ракетных двигателей газодинамические трубы не применяются из-за слишком больших затрат на их изготовление и отработку.
Если внешнее давление около среза такого сопла не понижено, то поток продуктов сгорания в сопле отрывается от стенок сопла, обычно с простирающейся до среза сопла развитой послеотрывной зоной, в которую затекает окружающая срез сопла внешняя среда. В некоторых случаях отрыв является нетипичным: поток отрывается от стенки сопла, но за прямым скачком на оси сопла образуется рециркуляционная область, обтекая которую оторвавшийся от стенки сопла поток снова присоединяется к стенке сопла и течёт вдоль неё до среза сопла с небольшой сверхзвуковой скоростью через систему образующихся в этом потоке косых скачков уплотнения. Такой режим нерасчётного течения продуктов сгорания в сопле является более опасным для сопла по сравнению с типичным отрывом, т.к. не только увеличивается нестационарная боковая нагрузка, но, что более существенно, тепловые потоки от продуктов сгорания к стенке сопла из-за небольшой сверхзвуковой скорости обтекания становятся значительно выше, чем в штатных условиях работы сопла.
Впервые такой отрыв потока в сопле был обнаружен в начале 1970-х годов в США при испытаниях модели сопла двигателя J-2S [1], в конце 1990-х годов немецкие и французские специалисты на основе расчётов и экспериментальных данных по боковым нагрузкам предположили, что такой отрыв происходит при запуске и останове двигателей Vulcain и SSME и что он обусловлен наличием висячего скачка, образующегося в начале расширяющейся части сопла, контур которой задан аналитической кривой [2, 3]. Однако достаточного экспериментального подтверждения этой гипотезы до сих пор нет.
В докладе описан экспериментально обнаруженный авторами нетипичный отрыв потока в сопле с сужающимся коническим концевым насадком. Показано, что этот отрыв возникает (с мгновенной перестройкой течения) при достижении определенного значения отношения полного давления потока к давлению внешней среды.
В работе проводились измерения статического давления вдоль стенки сопла и пульсаций давления вблизи линии отрыва как в отрывной зоне, так и в области безотрывного течения. Обработка данных, полученных в процессе измерения пульсационных характеристик потока, осуществлялась в соответствии с методиками, представленными в монографии [4]. Кроме того, в специально поставленных экспериментах с помощью прибора Теплера были получены теневые картины ударно-волновых структур в истекающей из сопла струе для случая обычного и нетипичного отрывов.
|
