«Наука в Сибири» № 11 (2247) 17 марта 2000 г. СЕРЕБРО ОТКРЫТОЙ СИСТЕМЫ Ю.Машуков, собкор НВС. В этом году Институт вычислительного моделирования СО РАН (г.Красноярск) отметил свой юбилей -- четверть века со дня образования. На научной сессии, посвященной серебрянной дате, коллеги охарактеризовали Институт как "открытую систему", всегда готовую к совершенствованию, поиску и развитию. Это, пожалуй, наиболее точно соответствует характеру и духу коллектива. Несмотря на времена "великого перелома" в экономике и науке, ученые института не отошли от той тематики, которой они занимались в течение предыдущих десятилетий. Однако, сохранить все исследования в том объеме, в котором они велись, было невозможно. К этому времени исследования по некоторым из ранее приоритетных направлений уже полностью прекратились. Но сохранилось ядро, сосредоточившее научный потенциал института, давшее возможность и в этих условиях развивать новые научные направления исследований и вычислительные технологии. В то же время стало очевидным, что исследовательская активность, освобожденная от прежних препон, стала быстро ориентироваться на конкретные цели рыночного спроса. Этим обусловилось возросшее число публикаций и работ с зарубежными партнерами. Последняя пятилетка института позволила не только сохранить основные направления работ, но и приумножить их число. В институте уделяется большое внимание подготовке высококвалифицированных кадров, среди 75 научных сотрудников -- 20 докторов и 43 кандидата наук. Институт является лидером среди институтов механико-математического профиля СО РАН по числу публикаций и количеству молодых научных сотрудников. доктор наук В.Москвичев За годы своего существования институт стал одним из ведущих в стране по разработке важнейших проблем информатики. В нем получили развитие и окрепли известные научные школы под руководством члена-корреспондента В.Дулова, академика Ю.Шокина, члена-корреспондента В.Шайдурова и других ведущих ученых. Научной общественности, как в нашей стране, так и за рубежом, широко известны результаты фундаментальных исследований сотрудников института в области изучения магнитосферы Земли, математических моделей в химии, теории искусственных нейронных сетей, в моделировании течений жидкостей и газов, разработке методов решения больших систем алгебраических уравнений, создании информационных технологий для решения актуальных проблем охраны окружающей среды и безопасности работы больших технических систем. Каждая из школ уникальна и интересна, как явление целостное, так и "дробное". Одной из первых, возникших в момент образования института, была школа математической физики ближнего космоса. Зародившись еще в Новосибирске, она получила свое развитие в лаборатории численных методов физики атмосферы и космоса. За прошедшие годы удалось построить удовлетворительные модели обтекания магнитосферы. Ими описано значительное усиление магнитного поля -- магнитный барьер, который вскоре был действительно обнаружен и подтвержден экспериментальными данными. Построена модель магнитного поля внутри магнитосферы, необходимая для анализа переноса электрического поля с границ магнитосферы в ионосферу и модели распределения электрического поля по ионосфере. Костяк коллектива с самого начала составляли выпускники НГУ. Сейчас это доктора наук В.Денисенко и Н.Еркаев, кандидат наук А.Китаев. Школа математики ближнего космоса никогда не была многочисленной, но ее вклад в науку был всегда существенным. Три докторских, шесть кандидатских диссертаций, четыре монографии и более 200 статей в международных журналах являются показателями значимости этой научной школы. А последнее десятилетие открыло перед учеными принципиально новые возможности за счет сотрудничества с Институтом космических исследований Австрийской академии наук -- появился доступ к новым экспериментальным данным и выход на большие компьютеры. Математическими задачами химии в институте начали заниматься с первых дней его образования. У начала здесь также оказались выпускники НГУ, из которых до сих пор работают доктора наук В.Быков и А.Горбань. За два с половиной десятилетия сформировалась известная научная школа по численному и качественному анализу уравнений химической кинетики с приложениями в катализе, теории горения, химической технологии. Итоги работы этой школы представлены в полутора десятках монографий и нескольких сотнях статей, опубликованных в России и за рубежом. Защищено 2 докторских и около 20 кандидатских диссертаций. Последние работы красноярских математиков вызывают особый интерес за рубежом. Важной составной частью работ этого направления являются практические приложения. Это, в первую очередь, процессы промышленного катализа, технологии утилизации ракетного топлива, технологии переработки углей, пожаровзрывобезопасность. Научная школа по формализации химических процессов в последнее десятилетие породила новое, самое современное и модное направление нейросетевых и интеллектуальных технологий, возглавляемое профессором А.Горбанем. Применение нейросетей открывает большие возможности их внедрения в различных практических областях. Сейчас осуществлены программная реализация новых технологий и проверка их при решении разных проблем. Моделированием движения газа институт занимается также со дня основания. Основным идеологом этого направления был доктор наук В.Дулов. Под его руководством проведены математические исследования процессов истечения газов с большими скоростями. К 1991 году это направление приобрело очертания газодинамического конструирования, чему была посвящена монография В.Щепановского, ставшая фундаментальным изложением технологии газодинамического конструирования в гиперзвуковых потоках газа. В 1998 году доктор наук В.Щепановский неожиданно скончался, но его работы получили мировое признание и продолжают издаваться. Проблемами численных методов движения жидкости, прилегающих к классической гидродинамике, на первой стадии уделялось, может быть, меньше внимания, нежели газодинамике. Но именно в этой сфере далее сформировалось несколько самостоятельных научных направлений. Лабораторию численных методов гидрофизики основал доктор наук В.Белолипецкий, лабораторию численных методов гидродинамики сформировал доктор наук А.Франк, лабораторию неклассических задач гидродинамики создал доктор наук В.Андреев. Все они, придя в институт после окончания НГУ, начали с классических проблем гидродинамики, очерченных интересами основателя СО АН академика М.Лаврентьева, создали собственные научные школы и направления, известные далеко за пределами края. Исследования по теории вероятностей и прикладной статистике с начала формирования института возглавил О.Воробьев, коренной красноярец. Основные направления его исследований -- теория случайных множеств и приложения в моделировании. Сегодня исследования сконцентрированы на случайных множествах, формах, фигурах и их средних в общих пространствах с групповой структурой. Новые перспективы открылись в этой области в результате исследований случайно-множественных процессов распространения с использованием визуализационных возможностей компьютеров. Это позволило рассмотреть целый ряд математических моделей в экологии, эпидемиологии, медицине и теории горения. доктор наук В.Шунков Исследования по теории групп в институте начались в 1975 году с приходом доктора наук В.Шункова, открывшего тему еще в Уральском университете. Основные исследования в области бесконечных групп были связаны с изучением локально-конечных групп конечного ранга, групп с конечной инволюцией и некоторых групп Фробениуса. За два с половиной года разработано новое направление положительной теории периодических групп. Построена теория сопряженно бипримитивно конечных групп (за ними закрепилось название "группы Шункова"). С 1978 года В.Шунковым подготовлено 18 кандидатов наук, из них четверо стали докторами. За достижения в разработке теории локальных конечных групп В.Шунков удостоен премии им. А.Мальцева, а в 1999 году награжден медалью ордена "За заслуги перед Отечеством II степени". Работа над теоретическими проблемами вычислений в институте началась с появлением В.Шайдурова, выпускника ФМШ и НГУ, ныне члена-корреспондента РАН, возглавляющего институт около 10 лет. А научное направление -- численный анализ -- одно из важнейших в его деятельности. Все эти годы в институте систематически велись работы по теоретическому обоснованию построения оптимальных алгоритмов; по разработке эффективных вычислительных методов и конструированию алгоритмов, работающих с гарантированной точностью, устойчивых к вычислительным ошибкам и ошибкам в исходных данных. С первых же лет эти работы получили широкое признание. В.Шайдуровым было издано около десяти монографий и учебных пособий по вопросам теории вычислений. Последние работы -- по созданию новых каскадных и многосеточных алгоритмов решения задач математической физики -- основаны на трехслойных итерационных процессах с параметрами, получаемыми путем решения оптимизационной задачи. Им теоретически доказана и экспериментально подтверждена неулучшаемая характеристика алгоритма. Построенные алгоритмы являются новыми в мировой практике и обладают рекордным среди других методов показателем эффективности. Теоретические и прикладные исследования в области вычислительной механики деформируемых сред начали развиваться в институте с 1983 года. Начало определилось еще в Институте гидродинамики СО АН, откуда в Красноярск прибыла небольшая группа сотрудников. Эти работы получили свое продолжение в возглавляемой доктором наук В.Садовским лаборатории вычислительной механики деформируемых сред. Получены новые результаты в области изучения обобщенных решений с ударными волнами в теории упругопластических сред. Результаты имеют теоретическое и практическое значение для решения современных прикладных проблем рационального проектирования конструкций, разработки и создания новых композиционных материалов и технологий. машинный зал С 1986 года в институте ведутся фундаментальные исследования по проблемам конструкционной прочности материалов и машин, безопасности сложных технических систем. Интенсивные научные исследования и активное организационное развитие привели к созданию в 1989 году отдела машиноведения под руководством доктора наук В.Москвичева. В отделе созданы: система математических моделей оценки живучести, безопасности технических систем и прогнозирования их надежности; система прогноза прочности и ресурса; разработаны технологические процессы применения нанопорошков для упрочнения и улучшения некоторых видов литья (доктор наук Г.Крушенко); разработана многоуровневая математическая модель теплового режима конструкций космических аппаратов (В.Деревянко). Отдел машиноведения является представителем в проекте "Партнерство AMSE -- РАН" (Американское общество инженеров-механиков -- Российская академия наук). В 1993 году в институте организована лаборатория искусственного интеллекта под руководством к.т.н. Л.Ноженковой. В лаборатории удалось создать экспертную систему прогноза и ликвидации аварий для поддержки принятия экстренных решений в условиях крупных химических аварий на территории г.Красноярска и края. Система находится на боевом дежурстве подразделений ГО и ЧС. В институте уже семь лет ведется активная работа по освоению ГИС-технологий, организован технологический центр ГИС (О.Якубайлик), где совместно с лабораторией математических и информационных задач экологии (С.Замай) ведутся работы по созданию информационно-справочных систем города и края. Отделом прикладной информатики в рамках создания национальной сети компьютерных коммуникаций для науки и высшей школы ведутся работы по формированию Красноярской городской телекоммуникационной сети вузов и научных учреждений (В.Шайдуров, А.Сокольский). Научное направление математических задач оптики в институте основал в 1976 году Н.Шапарев. А в 1980 году была создана лаборатория численных методов математических задач оптики, развившаяся под его руководством через несколько лет до отдела вычислительной физики. За это время предложен новый теоретический подход к исследованию воздействия лазерного излучения на вещество. Разработаны математические модели оптогальванического явления в плазме и процесса образования плазмы при воздействии резонансного лазерного излучения на газ и металл, построена теория интерференционных явлений в резонансном световом давлении. Впервые предложена и обоснована идея глубокого лазерного охлаждения плазмы и магнитно-оптическое удержание ультрахолодной плазмы с резонансными ионами. Лаборатория биологической спектрофотометрии в отделе вычислительной физики самая, пожалуй, молодая, возглавляет ее доктор физ-мат. наук В.Лопатин, посвятивший всю свою научную карьеру этому направлению, пришедший в ИВМ с большим научным багажом и не меньшим заделом новых идей и разработок. Сущность исследований была направлена на использование светового луча в качестве универсального зонда при изучении водных дисперсий (фитопланктона, бактерий и т.д) для разработки математических моделей функциональной организации водных экосистем. * * * Юбилею института была посвящена научная сессия, которую вел заместитель председателя КНЦ академик К.Александров. На торжествах присутствовали все ведущие ученые, представители краевых органов и другие гости. Самым примечательным фактом стало то, что удалось организовать встречу трех директоров института, возглавлявших его и отдавших ему добрую долю своей жизни, труда и таланта. Это член-корреспондент РАН В.Дулов, академик Ю.Шокин и член-корреспондент РАН В.Шайдуров. Юбилейная сессия, как ей и положено, была посвящена людям, их поискам и достижениям; событиям, ставшим историей. На ней было сказано много хороших и добрых слов. В заключение юбилейных торжеств был дан знаменитый на весь Академгородок ежегодный фирменный концерт для гостей и сотрудников. Эту серебрянную дату будут вспоминать еще очень долго. г.Красноярск. стр.