Научно-исследовательский вычислительный центр

Научная работа и информационное обеспечение Московского университета

В 2002 г. в НИВЦ проводились исследования и разработки по четырем направлениям фундаментальных научных исследований:

– «Фундаментальные проблемы высокопроизводительных вычислений и обработки данных»;

– «Фундаментальные проблемы построения систем автоматизации, методология, технология и безопасность крупных информационных систем»;

– «Математическое моделирование, методы вычислительной и прикладной математики и их применение к фундаментальным исследованиям в различных областях знаний»;

– «Современные компьютерные технологии в обучении».

Продолжено развитие Учебно-научного центра МГУ по высокопроизводительным вычислениям. В задачи центра входит поддержка фундаментальных научных исследований и учебного процесса Московского университета. Основой центра являются мощные вычислительные кластеры, доступ к которым предоставлен сотрудникам всех подразделений МГУ, а также ряда других ведущих учебных и научных учреждений России. Помимо кластеров, важной составляющей центра являются высокоскоростные линии связи для объединения вычислительных ресурсов НИВЦ с ресурсами подразделений МГУ, Межведомственного суперкомпьютерного центра и других ведущих научных центров России. Созданы мощное централизованное хранилище данных и современная система визуализации результатов численных расчетов. Спроектирована и практически применяется технология глобальных вычислений с использованием разработанной в НИВЦ системы метакомпьютинга. Суперкомпьютерный центр НИВЦ является самым мощным в системе высшей школы России, он во многом служит прототипом при создании вычислительных комплексов для супервычислений и параллельной обработки данных в других научных и учебных организациях.

Результаты работ в области организации параллельных вычислений и распределенной обработки данных, активно выполняемых в последние годы в ряде научно-исследовательских центров России, позволяют приступить к решению крупных научных и практических задач с использованием ресурсов многих организаций. В НИВЦ МГУ начаты работы по созданию Центра коллективного пользования удаленными высокопроизводительными ресурсами и организации глобального распределенного вычислительного эксперимента с ориентацией на возможность одновременного использования ресурсов крупных российских центров. За прошедший период отработана технологическая основа для согласованного использования географически распределенных вычислительных ресурсов в рамках глобального эксперимента; показана реальная возможность интеграции распределенных ресурсов и эффективность предлагаемого подхода на примере решения конкретных прикладных задач.

Одной из основных задач НИВЦ является обеспечение Московского университета информационными ресурсами. Сотрудниками института осуществляется эксплуатация и развитие информационных систем управления Московского университета. НИВЦ обеспечивает расчет зарплаты сотрудников, стипендий студентов, аспирантов и магистрантов большинства подразделений МГУ (географический, геологический, биологический, механико-математический, физический факультеты, факультет почвоведения, все гуманитарные факультеты, дирекция инженерной эксплуатации, центральная бухгалтерия, научно-исследовательские институты МГУ и др.). Сотрудники НИВЦ сопровождают и развивают созданные в институте системы «Студент», «Абитуриент», «Учебный процесс» и «Учебный план». Постоянно совершенствуясь, данные системы уже более трех десятилетий решают задачи информационного обслуживания учебного процесса МГУ.

Обеспечено сопровождение и регулярная эксплуатация автоматизированной системы «Расчет заработной платы» (РЗП). В течение года обеспечивалось ведение и сохранность баз данных большого объема и сложной структуры, содержащих кадровую и финансовую информацию за несколько лет (всего более чем на 30 000 человек). Освоены работы по получению и передаче в пенсионный фонд и налоговые инспекции соответствующих отчетных документов на бумажных и машинных носителях. За истекший год проведено совместно с разработчиками системы РЗП тестирование более 90 версий программного обеспечения системы, отражающей текущие изменения в законодательстве России. Регулярно оказываются консультации сотрудникам бухгалтерий и НИИ по приемам работы в системе РЗП. Проводится подготовка материалов для пользователей системы – расчетных частей бухгалтерий факультетов и НИИ МГУ.

Разработаны новые методы синтеза фильтров для эрбиумовых усилителей, являющихся принципиально новыми элементами в системах телекоммуникаций. Предложены новые подходы к решению задачи конструирования многослойных покрытий, устойчивых к ошибкам в толщинах слоев. Усовершенствовано программное обеспечение для оптимизации покрытий в режиме on-line. Исследована роль полной оптической толщины в задачах синтеза многослойных оптических покрытий. В рамках международного гранта впервые проведен сравнительный анализ свойств тонких пленок, напыленных при различных температурах. Разработана методика исследования параметров отдельных тонких слоев, основанная на анализе и обработке данных спектральной фотометрии. В рамках международного проекта проведено теоретическое исследование процессов распространения сверхмощного лазерного излучения в нелинейной среде.

В сотрудничестве со специалистами химического факультета МГУ и зарубежными партнерами разработаны теоретические модели и программное обеспечение для адекватного описания колебательного движения молекул в рамках спектроскопического и электронографического экспериментов. Построена модель движения больших амплитуд, применимая в том числе для описания почти свободного вращения.

Исследовано относительное вращение твердого ядра Земли и получены результаты, согласующиеся с современными представлениями сейсмологии. Впервые предложен метод, позволяющий вычислить силы, действующие на твердое ядро со стороны Экмановского слоя, и показано, что получаемый эффект, несмотря на ничтожную толщину этого слоя, оказывает существенное влияние на крупномасштабные течения в жидком ядре. Предложена новая модель процесса генерации крупномасштабного магнитного поля. Продолжено исследование конвекции в жидком ядре Земли с учетом турбулентности.

Показано, что комбинация одномерной аналитической и квазитрехмерной численной моделей дает возможность получить основные транспортные и кинетические параметры PEFC (квазитрехмерная численная модель топливного элемента на водороде) путем анализа экспериментальной вольт-амперной характеристики. Такой анализ выполнен для топливного элемента, сконструированного в Институте Пауля Шерера (Швейцария). Впервые получены оценки коэффициента диффузии кислорода, тока обмена и Тафелевского наклона для реального топливного элемента.

Разработаны программные модули для автоматизации процессов представления в сети Интернет координатно-привязанной информации с целью построения тематических карт и отображения данных об объектах карт и схем. Созданы программные средства порождения указанных сайтов на основе исходных векторных или растровых электронных карт в различных форматах. Реализованы программные средства порождения сайтов, которые поддерживают одновременное отображение фрагментов информации об объектах карты в нескольких окнах в виде текста, таблиц, графиков, гистограмм и произвольных HTML-файлов. Разработана библиотека программных модулей на языках Java и JavaScript, работающих на клиентской машине (с которой осуществляется доступ в Интернет), и комплекса программных средств для предварительной (используемых до размещения на сервере Интернет) подготовки информации. Разработанные программные средства применены для создании сайта программы «Университеты России» в рамках соглашения между НИВЦ МГУ и ГУ НИМЦ «Базис» Министерства образования РФ, при подготовке совместно с географическим факультетом МГУ сайта по инвестиционному климату России и при визуализации статистических данных по демографическим показателям в рамках УИС «Россия».

Выполнены работы, связанные с разработкой и реализацией седьмого издания Библиотеки численного анализа НИВЦ МГУ; созданы 56 программ в версиях на языке Фортран и на языке Си для следующих разделов численного анализа: специальные функции, алгебра полиномов, интегралы специального вида, интерполяция рациональными функциями, обращение матриц общего вида, простейшие вычислительные операции, действия над рядами и последовательностями. Разработаны и подготовлены инструкции по использованию указанных программ в виде текстов на языке HTML с последующим их включением на сервер численного анализа НИВЦ МГУ. Организован доступ к двуязычным версиям Библиотеки со стороны пользователей системы Интернет и кластера НИВЦ. Созданы две библиотеки объектных модулей по численному анализу на вычислительном кластере НИВЦ (для языков Фортран и Си). Продолжены работы по развитию научно-образовательного ресурса НИВЦ по численному анализу. Построены квадратурные формулы численного интегрирования наивысшей алгебраической степени точности для интегралов и весовых функций специального вида; доказана сходимость соответствующих квадратурных процессов.

В ходе выполнения работ по УИС «Россия» проведено теоретическое исследование онтологических свойств отношений между терминами на основе анализа статистических характеристик полнотекстовых коллекций Университетской информационной системы РОССИЯ. Разработаны принципы организации полнотекстовой разнородной информации для 10 серий «Вестника МГУ» по гуманитарной тематики (включая создание программ конверторов, интеграцию сканированных изображений, PDF документов, текстов в формате НТМL). Разработана и реализована модель интерактивного исследования маршрутов выполнения программного кода (модуль «исследователь программного кода» для программного комплекса Тест). В состав УИС РОССИЯ включена обновляемая библиографическая база СОЦИОНЕТ/RePEc (Research Papers in Economics) – более 200 тысяч ссылок на документы 1000 коллекций из 220 научных организаций и журналов. Разработан и реализован развитый механизм назначений привилегий пользователям УИС РОССИЯ, переход к смешанному хранению документов в РСУБД и в файловой системе, включая защищенные директории. Осуществлен переход к распределенному функционированию УИС РОССИЯ (включая зеркалирование ресурса в Новосибирском государственном университете, Томской областной библиотеке).

Поводилось исследование вопросов адаптации ОС Linux к работе на встроенных микропроцессорах серии Intel начиная с x86, Compaq (ex. Digital) Alpha, Motorola 68k, MIPS, PowerPC, Sparc, Sparc64, StrongArm, Intel Italium (IA-64). Исследовались вопросы сетевой поддержки, cредств, разработки приложений, программного обеспечение для серверов Internet/Intranet, файл серверов, middleware, графического интерфейса. Велась разработка кросс-средств, поддерживающих требуемую микропроцессорную архитектуру (стандартных GNU компиляторов и средств отладки, а также современных средств разработки для создания образов ОС Linux, готовых к использованию во встраиваемых системах). Разработан набор средств, необходимых для переноса ОС с одной платформы на другую, основанный на пошаговой процедуре портирования ОС Linux на целевую встраиваемую систему. Также велась разработка набора тестовых программ, предназначенных для проверки правильности поведения ключевых характеристик и возможностей ОС Linux на целевой системе.

Получены фундаментальные результаты по решению задач нелинейной оптики и акустики: проведено численное моделирование распространения мощных оптических пучков в средах с локальными неоднородностями, а также математическое моделирование распространения акустических пучков в нелинейных двухфазных средах типа морских осадков. Особое внимание уделено методам визуализации явлений, связанных с распространением мощных оптических пучков в нелинейных средах. Разработаны математические методы решения задач волновой физики, ориентированные на использование многопроцессорных ЭВМ. Исследованы алгоритмы вэйвлет-преобразований и преобразований Габора для обработки сигналов и сжатия информации, проведено сравнение этих алгоритмов с различными вариантами методов Фурье для обработки сигналов и сжатия информации. Завершено численное моделирование задач компьютерной медицины. Разработаны методы вычисления оптимальных коэффициентов путем полного перебора, рассмотрена задача о сжатии изображений на параллелепипедальных сетках. Построено асимптотическое разложение решения первой краевой задачи в ограниченной области для одномерного уравнения броуновского движения с малым параметром при старшей производной. Выполняется перевод и подготовка оригинал-макета монографии С.Малла «Вэйвлеты в обработке сигналов».

Продолжались работы в области лексикографической обработки текста. Исследовалась проза А.Белого и наследие С.Городецкого. Подготовлены варианты словарных статей неологизмов. Проведены совместные с ВЦ РАН исследования, направленные на автоматическое извлечение информации из текстов Интернет. Разработан блок перехода от синтаксических деревьев зависимости к семантическим представлениям в предметной области для английского языка. Составлен толковый словарь модальных слов и выражений русского языка. Составлен русско-французский и французско-русский словари модальных слов. Подготовлена к печати монография Е.Э.Разлоговой «Логико-когнитивные аспекты семантики модальных слов».

Проводились исследования в области логико-лингвистического анализа текста на материале редких языков. Исследовались лексика и фразеология говоров селькупского языка (на материале способов передачи эстетических представлений). База данных селькупского языка пополнена материалами, полученными в ходе экспедиционных работ. Исследовано изменение глагольного управления в говорах северных селькупов за последнее столетие; соответствующие материалы подготовлены к печати. Разработана структура мультимедийной базы данных и пробная версия для селькупского материала. Исследованы фонетические изменения, происходящие в современных говорах северных селькупов. Расширена база данных по давлорскому языку и исследована категория квантитативности.

Уточнялась концепция и пополнялся новыми материалами сайт «Поэзия Московского университета: От Ломоносова и до…».