Печатная версия
Архив / Поиск

Archives
Archives
Archiv

Редакция
и контакты

К 50-летию СО РАН
Фотогалерея
Приложения
Научные СМИ
Портал СО РАН

© «Наука в Сибири», 2019

Сайт разработан и поддерживается
Институтом вычислительных
технологий СО РАН

При перепечатке материалов
или использованиии
опубликованной
в «НВС» информации
ссылка на газету обязательна

Наука в Сибири Выходит с 4 июля 1961 г.
On-line версия: www.sbras.info | Новости | Архив c 1961 по текущий год (в формате pdf), упорядоченный по годам
 
в оглавлениеN 37 (2223) 24 сентября 1999 г.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ: ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ ЗНАНИЙ

А.Алексеев, академик,
председатель Объединенного ученого совета
по математике и информатике СО РАН.
Б.Михайленко, доктор
физико-математических наук,
директор ИВМиМГ.

Для целенаправленной деятельности человеку нужны материальные и энергетические ресурсы. Нужны, кроме того, и знания -- что делать, из чего, как, какие будут последствия?. Знания, информация, лишь в последние десятилетия осознаны обществом как особый вид ресурсов. Оценка его стратегического значения в экономике и духовной жизни общества продолжает возрастать в ходе развития концепций "информационного общества", "виртуальной реальности", "инженерии знаний", "интеллектуализации технических систем", "электронного хайвэя". Принципы накопления и использования знаний базируются на сетевых, распределенных технологиях сбора, передачи, обработки и использования информации в самых различных сферах человеческой деятельности -- на информационных технологиях.

Такие технологии уже давно складывались в прикладной и вычислительной математике. Происходит быстрое продвижение их в различные научные дисциплины, и в этом заслуга и нашего института.

Современные технологии, к сожалению, еще не проникли в сферы социально-экономического анализа и управления процессами экономики и политики. Имеются проблемы с освоением количественных знаний в трудно формализуемых научных дисциплинах (геологии, экологии, экономики и т.д.). Здесь для вычислительной математики и информатики обширное поле деятельности. Главным инструментом в перспективных задачах такого типа являются универсальные математические принципы обработки и накопления знаний.

Директора Вычислительного центра -- Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН. Справа налево: академик Г.Марчук -- организатор Bнститута и первый директор с 1964 до 1980 годов; академик А.Алексеев возглавлял Институт с 1980 по 1998 годы; член-корреспондент Г.Михайлов -- руководил ИВМиМГ с декабря 1998 года по май 1999 года; доктор физико-математических наук Б.Михайленко директор института в настоящее время.

Начальный период развития ВЦ СО АН (первые 10 лет) вполне можно назвать периодом вычислительного романтизма. В обстановке энтузиазма молодых сотрудников, идейного изобилия и энергичного руководства со стороны организатора института -- Гурия Ивановича Марчука, искреннего и всеобщего убеждения в том, что все узловые проблемы прикладной математики и теории управления не устоят перед штурмом вычислителей и программистов, вооруженных быстро совершенствующимися ЭВМ. Интенсивные усилия были приложены к задачам бионики, машинного перевода, распознавания образов, искусственного интеллекта, доказательства теорем.

Не все планы сбылись. Но был накоплен опыт решения ряда реальных проблем и испытана радость отдельных побед. Хотя и сейчас многие законы и принципы информатики как науки нам неизвестны, мы можем гордиться тем, как много сделано нашим коллективом за 35 лет в области развития вычислительного дела.

Это, во-первых, замкнутая технология последовательно численного моделирования в физике атмосферы и океана, в оптике атмосферы. Здесь был сделан широкий идейный прорыв в технологии математического моделирования (дискретизация уравнений с учетом физических законов, адаптация разномасштабных данных, использование ценности информации и качества моделей, анализ чувствительности моделей к параметрам и т.д.), который породил много конкретных численных моделей и стал платформой для целого спектра глобальных и региональных моделей физики атмосферы и океана, переноса излучения и физико-химических компонент, загрязняющих среду. Если отмечать трудности, то главная здесь, пожалуй, -- отсутствие соответствующих супер-ЭВМ, оперативного информационного обеспечения задач и усложнение процессов кадрового развития.

Большой комплекс работ проделан по развитию и широкому применению методов Монте-Карло, по системному моделированию оптоэлектронных и электромагнитных элементов; по решению сложных прямых задач геофизики и динамической теории упругости; по задачам переноса излучения и моделирования химических процессов; по имитации информационно-вычислительных систем; по машинной графике; по широкому спектру численных методов математики; по теории программирования и архитектуре ЭВМ.

Менее решительно шло развитие численных методов в других направлениях, в частности, в моделях геофизики, где обратные задачи из-за своей теоретической новизны и своеобразия требовали дополнительных методологических и аналитических усилий. Но, все же, по многим направлениям прикладной и вычислительной математики, не имея супер-ЭВМ, ориентируясь на супер-алгоритмы, нам удалось выйти и пока удерживаться на уровне лучших мировых достижений.

Существенное развитие получило направление имитационного моделирования информационных систем, теория телекоммуникационных сетей, параллельных вычислений и архитектуры многопроцессорных систем.

Развивалась геофизическая и социальная информатика.

В этих направлениях у нас сложились научные школы и сильные исследовательские группы. Настолько сильные, что способны были работать как самостоятельные небольшие, но мобильные институты. Когда академика Г.Марчука назначили председателем Государственного комитета по науке и технике СССР (затем он стал президентом АН СССР), он переехал в Москву вместе с большой группой квалифицированных специалистов и организовал сначала отдел, а затем Институт вычислительной математики. Академик Н.Яненко с отделом механики глобально видоизменил уровень вычислительного дела в ИТПМ СО АН. М.М.Лаврентьев с отделом условно-корректных задач создал сильную школу мирового уровня в ИМ СО РАН. Несмотря на большой отток кадров в ту пору и сейчас, мы не только, как говорится, не потеряли лица одного из ведущих институтов РАН в области прикладной и вычислительной математики и информатики, но и закрепили свой авторитет.

При кадровой и научной поддержке ВЦ были созданы аналогичные по методической направленности в вычислительную математику и информатику институты ВЦ в Красноярске, Иркутске и крупные отделы близкой направленности в Томске, Якутске, Омске. В 1980-х годах эти "точки роста" стали региональными Сибирскими Центрами "Академсети" -- первой межкомпьютерной глобальной сетью в Сибири. Будучи ориентированными на развитие технологии и математического моделирования и разработку эффективных численных методов для решения научных задач разных дисциплин, сеть этих организаций образовала первичную инфраструктуру информатизации СО АН. Она имела большое значение для формирования высокого уровня вычислительного дела в науке и образовании Сибирского региона.

Тогда же, в восьмидесятых, произошли важные события для развития технологии обработки знаний в СО АН. Были реализованы и сданы в эксплуатацию проекты ВЦКП и подсистемы "Сибирь" Академсети, начатые еще в середине семидесятых. Это оказалось равнозначным созданию "нулевого цикла" глобальной и региональной систем информатизации научных исследований в Сибири.

Фактически заново наметились пути создания основных структур технологии обработки знаний в Новосибирском научном центре с постепенным расширением распределенной обработки данных и дистанционного доступа к разнообразным информационно-вычислительным ресурсам Сибирского отделения. Наметились также контуры информатизации Сибири, крупнейшего и экстремально сложного в этом аспекте региона России.

Вторым важным направлением участия ВЦ СО РАН (ИВМиМГ) в развитии научно-образовательного и в освоении природно-ресурсного потенциалов Сибири было направление математической геофизики. Исследования по физике атмосферы и океана опирались на весьма совершенные и полные численные модели динамики этих глобальных объектов. Континентальный тип атмосферы и климата Сибири создают специфические проблемы при моделировании климата и прогнозе погоды.

В области физики твердой Земли в Сибири в 60-е годы возникли проблемы поиска и разработки месторождений нефти и газа, преимущественно в северных, болотистых регионах. Геологический молоток добывал здесь мало информации для геологической разведки. Основную роль играло бурение, подготовленное геофизическими, в основном, сейсмическими методами разведки. Развитие этих методов в геофизических организациях Сибири, в части создания новых эффективных методов в институтах СО РАН, сделало возможным до 80 процентов месторождений нефти и газа обнаруживать на основе сейсмических данных, без опережающего бурения. Это обстоятельство сэкономило настолько крупные средства, что расходы на создание Сибирского отделения окупились уже только за этот счет.

О вкладе Сибирского отделения в решение проблем нефтяной отрасли сейчас уместно вспомнить, осознавая роль сибирской нефти в неустойчивой экономике России.

Институт ВМиМГ совместно с другими институтами СО РАН активно участвовал в создании эффективного комплекса методов нефтяной сейсморазведки. Об этом говорит даже не полный перечень наших оригинальных разработок в сейсморазведке:

-- численная реализация лучевого метода определения синтетических сейсмограмм в неоднородно-блоковых средах сложного строения;

-- численное исследование моделей строения земной коры территории бывшего СССР на профилях ГСЗ (глубинного сейсмического зондирования), включая регион Тюмени;

-- решение обратных задач динамических проблем сейсмики; повышение разрешающей способности методов сейсморазведки;

-- постановка и решение двухмерных обратных кинематических задач сейсмики;

-- создание численно-аналитического метода вычисления полного поля в сложной неоднородной среде;

-- открытие и анализ нелучевых сейсмических волн (открытие 1991 года N 402 "Нелучевые волны");

-- создание и применение количественного метода комплексирования различных геофизических методов (метод совмещенных обратных задач);

-- создание и практическое применение кинематической схемы сейсмотомографии, построения разреза земной коры и верхней мантии от Памира до Байкала.

Поэтому и в последние 10 лет можно было бы найти повод для некоторых положительных эмоций. Но относить устойчивость научно-технического уровня института в современных сложных условиях только за счет усилий сегодняшней и предыдущей дирекции было бы неверно. Устойчивость института -- это следствие его системной организации -- вычислительная математика и техника в нем положены в двуединую основу средств и объектов исследования. Такая схема всецело заслуга прежнего руководства Сибирского отделения -- председателя СО АН М.А.Лаврентьева и директора-организатора ВЦ СО АН Г.И.Марчука. Эволюция этих системных принципов, происходящая в мире в результате информатизации общества и автоматизации научных исследований, не только не оставила нас в стороне, но благодаря профессиональной подготовленности коллектива, выдвинула, пожалуй, в число лидирующих коллективов по информатике в ее широком современном контексте. Круг задач очень широк -- количественное описание явлений в форме математических моделей; восприятие информации как математической категории, реализуемой на базе модельного упорядочения объективных состояний процессов и явлений; управляемые процессы сбора, передачи, обработки информации; принципы упорядочения и хранения знаний.

Принципиальные проблемы, находящиеся пока вне науки, связаны с рациональным использованием накопленной объективной научной информации. Их осознание в общественном масштабе происходит сейчас быстро и бесповоротно.

Подготовка к эксплуатации оборудования Суперкомпьютерного центра ННЦ СО РАН. Главный специалист института по вычислительной технике С.Котелевский и сотрудник института геологии кандидат физико-математических наук О.Жижимов.

Таким образом, теперь ясно, что инфраструктура информатизации общества (сначала науки) должны вырастать из системы центров проблемно-ориентированной обработки, хранения и отражения информации. Наш институт в существенной степени готов к такой функции в нескольких проблемных областях.

Система таких центров, включая Суперцентры коллективного пользования, должна сначала охватывать фундаментальные и важнейшие прикладные науки, являясь хранилищем накопленных фундаментальных знаний: законов, моделей, информации в форме баз данных, баз знаний и экспертных систем. Сетевая их организация должна стать ядром вторичных сетей информатизации отраслевой науки, образования, социально-экономического управления, социально-бытового информационного обеспечения.

Разработка общеакадемической, а затем и общегосударственной программы реализации систем глобальной информатизации науки и общества уже начались. Логика развития ИВМиМГ СО РАН подготовила нас к их разработке и активной реализации в ряде проблемных областей. Отделы и лаборатории института целенаправленно продвигаются к созданию современных компьютеризированных систем математического моделирования в своих направлениях. Эти системы становятся в науке актуальной формой реализации научных результатов в практике.

В связи с 35-летним юбилеем нашего института, хотелось бы сердечно поблагодарить всех его сотрудников (и нынешних и бывших) за успешную работу в трудных условиях.

Желаем всем также понимания стратегической важности решаемых задач, укрепления научной и социальной базы, а также активного участия в дальнейшем развитии вычислительного дела и информатизации науки в Сибири.

стр. 

в оглавление

Версия для печати  
(постоянный адрес статьи) 

http://www.sbras.ru/HBC/hbc.phtml?12+157+1