M. V. Keldysh Institute of Applied Mathematics RAS

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 24. září 2017; kontroly vyžadují 35 úprav .
Institut aplikované matematiky M. V. Keldyshe RAS
( IPM RAS )
mezinárodní jméno Keldyshův institut aplikované matematiky, KIAM
Založený 1953
Ředitel Aptekarev Alexandr Ivanovič
Umístění  Rusko ,Moskva
Legální adresa 125047, Moskva , Miusskaya náměstí , 4
webová stránka

http://www.keldysh.ru/

Leninův řád
Ocenění

Institut aplikované matematiky M. V. Keldyshe Ruské akademie věd ( IPM RAS ) byl založen za účelem řešení výpočetních problémů souvisejících se státními programy jaderné a termonukleární energetiky, průzkumu vesmíru a raketové techniky. Ústav je součástí oddělení matematických věd Ruské akademie věd . Hlavní činností ústavu je využití výpočetní techniky k řešení složitých vědeckotechnických problémů velkého praktického významu.

Předmětem vědecké činnosti ústavu je od roku 2016 vývoj matematických a výpočetních metod pro biologický výzkum a také přímé řešení problémů výpočetní biologie pomocí těchto metod.

Vědecká činnost

Jaderná fyzika

Jedno z oddělení ústavu vedl akademik Ya. B. Zeldovich , významný teoretický fyzik, který byl zodpovědný za teoretické aspekty práce na vytvoření atomových a termonukleárních zbraní . Mladý A. A. Samarsky provedl první realistické výpočty makrokinetiky řetězové reakce jaderného výbuchu , které vedly k prakticky důležitým odhadům síly jaderných zbraní. V souvislosti s jadernou energetikou bylo rovněž provedeno modelování procesů přenosu neutronů a atomových reakcí . Zejména E. S. Kuzněcov je známý svou prací na teorii jaderných reaktorů .

V současné době IPM pokračuje v práci v oblasti fyziky plazmatu a řízené termonukleární fúze , která začala pod vedením S. P. Kurdyumova , A. A. Samarského, Yu. P. Popova .

Kosmonautika

Dynamika vesmírných letů, která byla studována v oddělení D. E. Ochotsimského , byla v jistém smyslu oblíbeným dítětem M. V. Keldyshe a věnoval jí zvláštní pozornost. V roce 1966 bylo na základě katedry zorganizováno Balistické centrum (vedoucí E. L. Akim ), které se zabývalo výpočtem optimálních drah, skutečných trajektorií a korekcí pro všechny kosmické lety: od automatických meziplanetárních a lunárních vozidel po pilotované Sojuzy a Saljut . orbitální stanice a „ svět “. Katedra se také zabývala problematikou dokování, řízeného přistání a stabilizace kosmických lodí.

Ústav se aktivně podílel na vytvoření znovupoužitelné kosmické lodi Buran . Strategické modelování provedené na IPM přesvědčilo vedení země o nutnosti postavit se proti sovětské obdobě americkému „ Shuttle “. V oddělení A. V. Zabrodina se počítalo s prouděním a ohřevem aparatury při vstupu do atmosféry. V oddělení M. R. Shura-Bura byla vyvinuta systémová část softwaru "Buran".

V současné době balistické centrum nadále poskytuje probíhající vesmírné projekty. Ústav provozuje segment pro monitorování nebezpečných situací v oblasti geostacionárních, vysoce eliptických a středně vysokých drah Automatizovaného systému varování před nebezpečnými situacemi v blízkém vesmíru (ASPOS OKS), výpočet nebezpečných střetů chráněných kosmické lodi s různými objekty technogenního původu, včetně vesmírného odpadu. Optické monitorovací nástroje se pravidelně používají k pozorování blízkozemního prostoru, včetně potenciálně nebezpečných blízkozemních asteroidů. Řídicí a navigační systémy v reálném čase pro kosmické lodě jsou vyvíjeny pomocí globálních satelitních navigačních systémů GPS a GLONASS . Kosmonautika se provádí i na jiných odděleních. Zejména ve skupině M. Ya Marova studují atmosféry planet . Zkoumají se vyhlídky na meziplanetární lety na dlouhé vzdálenosti s využitím elektrických raketových motorů [1] . IPM se podílí na projektech " Phobos-soil " [2] a " Radioastron Archival copy datované 8. dubna 2008 na Wayback Machine ", " Exo-Mars Archival copy datované 10. ledna 2020 na Wayback Machine ", " Spektr-RG Archivní kopie ze dne 14. listopadu 2019 na Wayback Machine ."

Matematika a matematické modelování

Oddělení přenosu tepla vedl (až do svého odjezdu do USA v roce 1989 ) I. M. Gelfand , jeden z největších matematiků 20. století, zvolený členem nejen Ruské akademie věd , ale i mnoha zahraničních akademií. Vlastní základní práce o funkcionální analýze , algebře a topologii . A. N. Tichonov původně pracoval ve stejných oblastech matematiky , ale je znám především díky pracím aplikovanějšího zaměření, jako jsou metody řešení špatně položených problémů ( Tikhonovova regularizační metoda ). A. N. Tichonov také vytvořil teorii diferenciálních rovnic s malým parametrem na nejvyšší derivaci. A. A. Samarskii vypracoval obecnou teorii stability diferenčních schémat. A. A. Samarsky považoval matematické modelování za samostatnou vědní disciplínu. S. P. Kurdyumov vytvořil vědeckou školu v oboru synergetiky a upozornil na její filozofické a obecně vědecké aspekty.

V současné době je stávající arzenál numerických metod aktualizován a zdokonalován vzhledem k rostoucí složitosti modelů a možnostem moderních superpočítačů . Vyvíjejí se gridové metody řešení výpočetních problémů, které vedou zejména k vytvoření deklarativního jazyka „ Norm “ Archived copy of April 25, 2008 at Wayback Machine .

Počítače a programování

Ústav byl vždy zásobován nejmodernější výpočetní technikou , kterou mohl tuzemský průmysl dodat. První práce byly provedeny na mechanických kalkulačkách "Mercedes" velkým týmem kalkulaček. V roce 1953 se objevil první domácí počítač "Strela" , na kterém byly počítány zejména oběžné dráhy prvních satelitů. Později se objevily počítače řady M-20 , M-220 a BESM . Byl vyvinut operační systém IPM OS , jeden z prvních plnohodnotných operačních systémů , který obsahoval zcela moderní mechanismus pro paralelní zpracování úloh a alokaci zdrojů. Byly vytvořeny knihovny matematických funkcí ; v roce 1972 začal vývoj grafické knihovny GRAFOR [3] .

Hlavním cílem počítačových inženýrů IPM (oddělení A. N. Myamlina ) a systémových programátorů (oddělení M. R. Shura-Bura) bylo efektivní využití zdrojů omezených rychlostí a pamětí. Praktikovalo se zejména spojování počítačů do jakéhosi víceprocesorového systému za účelem paralelizace zpracování úloh. Vliv IPM a M. R. Shura-Bura osobně na výběr architektury tuzemských univerzálních počítačů byl velmi významný.

Ústav se také zabýval automatizací matematických transformací. VF Turchin vyvinul jazyk počítačové algebry REFAL [4] . Rozvíjí se teorie a aplikované systémy superkompilace funkčních programů na ní založené.

V současné době se pracuje na vytvoření distribuovaných výpočetních systémů založených na kombinaci několika superpočítačů, pro které se využívají gridové  technologie a vyvíjejí se specializované operační systémy.

Institut vyvíjí systém DVM určený k vývoji paralelních programů pro vědecké a technické výpočty v jazycích C-DVMH a Fortran-DVMH v modelu DVMH. Model DVMH umožňuje vytvářet efektivní paralelní programy pro heterogenní výpočetní clustery, které spolu s univerzálními vícejádrovými procesory zahrnují grafické akcelerátory a koprocesory Xeon Phi.

Robotika

S růstem a posilováním oborové vědy byla významná část témat, pod kterými ústav vznikal, převedena do specializovaných výpočtových skupin průmyslových organizací. Změnila se i situace v zemi. V atmosféře uvolnění napětí a ekonomických reforem dostali vědci větší volnost při výběru úkolů v souladu s jejich vědeckými zájmy. Ya. B. Zel'dovich začal studovat astrofyziku . V oddělení D. E. Okhotsimského asi polovina zaměstnanců přešla na robotiku: vývoj šestinohých kráčejících vozidel a „chytrých“ manipulátorů. T. M. Eneev se začal zabývat počítačovým modelováním procesů formování galaxií a planetárních systémů [5] . Podobné modelovací techniky aplikoval také na popis procesu strukturování biologických makromolekul . [6] . I. M. Gel'fand a jeho spolupracovníci vyvinuli matematické metody lékařské biofyziky.

V současné době probíhají práce na robotice v sektoru A.K. Platonova ve skupinách V.E. E. Pryanishnikova Pokračují také práce na vytvoření šestinohých vycházkových vozidel.

Matematická biologie

Od roku 2016 do oblasti zájmu IPM patří problémy matematické fyziky biologických objektů a výpočetní biologie , které jsou řešeny na základě IMBB RAS  , odvětví IPM. M. V. Keldysh RAS.

Specializované vědecké projekty

Výukové a společenské aktivity

Většina předních členů IPM pracovala na částečný úvazek jako profesoři na Moskevské státní univerzitě nebo Moskevském institutu fyziky a technologie . AN Tichonov byl organizátorem a prvním děkanem Fakulty výpočetní matematiky a kybernetiky Moskevské státní univerzity . Aktivně přispěl k procesu vytváření fakult podobného profilu, který se koncem 70. let objevil téměř na všech univerzitách a technických univerzitách v zemi a vychoval již několik generací programátorů. A. N. Tichonov a A. A. Samarsky vlastní často zmiňovanou učebnici rovnic matematické fyziky [8] . D. E. Okhotsimsky a Yu. G. Sikharulidze napsali první učebnici dynamiky kosmického letu. [9]

I. M. Gel'fand se zabýval matematickým vzděláváním školáků. Sestavil program přednášek a seminářů pro studenty Moskevské matematické školy č. 2 . V jeho systému byla zvláštní pozornost věnována výuce dovedností rigorózních důkazů. I. M. Gel'fand také organizoval Všesvazovou korespondenční školu matematiky (VZMSh) pro výuku matematiky korespondenčně, z níž za 30 let vystudovalo více než 70 tisíc lidí.

V 70. letech minulého století T. M. Eneev významně přispěl k boji proti projektu odklonění toku severních řek na jih  – plánu, který podle mnoha vědců hrozil velmi vážnými důsledky pro životní prostředí.

Historie

Milníky

Historie IPM RAS začala v druhé polovině 40. let 20. století, kdy na Matematickém ústavu. V. A. Steklova z Akademie věd SSSR vznikla skupina matematiků-počítačů pod vedením M. V. Keldyshe . V roce 1953 byla zřízena katedra aplikované matematiky (tajná) , formálně oddělení Matematického ústavu . V roce 1966 získal ústav svůj současný název Ústav aplikované matematiky a v roce 1978, po smrti M. V. Keldyshe , začal nést jeho jméno Ústav aplikované matematiky Ruské akademie věd .

Na vědecký styl ústavu a charakter řešených úkolů měl velký vliv organizátor ústavu M. V. Keldysh. M. V. Keldysh, prezident Akademie věd a aktivní účastník kosmických a jaderných programů, zapojil svůj ústav do práce na nejdůležitějších praktických problémech, v nichž se snoubila vědecká novost s nutností složitých výpočtů. Vzhledem k tomu, že se tyto problémy často nacházely na průsečíku vědeckých oborů, mezi pracovníky ústavu patřili matematici, fyzici, mechanici a také informatici. Ústavu byl udělen Leninův řád .

V důsledku reorganizace z let 2015-2016. [10] , Ústav matematických problémů biologie RAS se stal pobočkou ÚPM RAS .

Ředitelé

Spin-off organizace

Významná díla podle roku

1949  – D. E. Ochotsimsky provedl realistický výpočet rázové vlny jaderného výbuchu v atmosféře [11] .
1949[ upřesnit ]  - I. M. Gelfand a O. V. Lokutsievskiy publikovali[ kde? ] slavná metoda „ sweep “ pro řešení implicitních diferenčních schémat, která se v IPM skutečně používá od konce 40. let [12]
1957  — Série článků D. E. Okhotsimského a T. M. Eneeva v souvislosti s vypuštěním první družice [ 13] . [14] .
1966  – E. L. Akim vypočítal parametr necentrality („hruškovitosti“) postavy Měsíce [15] .
1969  - Sunyaev-Zeldovichův jev , rozptyl reliktního záření na elektronech [16] [17] [18] [19]
1989  - První atlas Venuše [20]

Memoáry

Atrakce

Významní spolupracovníci

Vybrané monografie v ruštině

Vybrané monografie v angličtině

Učebnice a naučné knihy

Viz také

(11011) KIAM  je asteroid pojmenovaný po Institutu aplikované matematiky M. V. Keldyshe Ruské akademie věd.

Poznámky

  1. ↑ T. M. Enejev, R. Z. Achmetšin, G. B. Efimov, M. S. Konstantinov, G. G. Fedotov. Balistická analýza meziplanetárních letů kosmických lodí s elektrickými raketovými motory. Matematický. modelování, vol. 12, no. 5, 2000, str. 33-38
  2. ↑ V. S. Avduevsky , E. L. Akim, R. S. Kremnev, S. D. Kulikov, M. Ya. Marov, K. M. Pichkhadze, G. A. Popov, T. M. Eneev . Vesmírný projekt "Phobos-soil": hlavní charakteristiky a strategie rozvoje. Kosmonautika a raketová věda. v. 19 str. 8-21, 2000
  3. ↑ Historie počítačové grafiky v Rusku (nepřístupný odkaz) . Datum přístupu: 8. ledna 2012. Archivováno z originálu 17. března 2012. 
  4. ↑ V. F. Turchin, V. I. Serdobolskij. Jazyk Refal a jeho využití pro transformaci algebraických výrazů // Kybernetika, 1969, č. 3, s.58-62
  5. ↑ T. M. Eneev , N. N. Kozlov. Model akumulačního procesu vzniku planetárních soustav. I. Numerické experimenty. Astronomický bulletin. 1981. V. 15, č. 2, s. 80-94; II. Rotace planet a spojení modelu s teorií gravitační nestability. Astronomický bulletin. 1981. V. 15, č. 3, s. 131-141.
  6. ↑ T. M. Eneev, N. N. Kozlov, E. I. Kugushev. Procesy strukturování biomolekul. Výsledky matematického modelování. IPM předtisk im. M. V. Keldysh RAN, N 69, 1995, str. 22 [1] Archivováno 31. srpna 2007 na Wayback Machine
  7. ↑ S. M. Sokolov, A. A. Boguslavsky. Grafické rozhraní kamerových systémů na bázi osobních počítačů. KIAM Preprint č. 24, Moskva, 1998
  8. ↑ A. N. Tichonov, A. A. Samarskij. Rovnice matematické fyziky. M., Nauka, 1966 . 724 str.
  9. ↑ D. E. Okhotsimsky, Yu. G. Sikharulidze. Základy mechaniky kosmického letu. M., Nauka, 1990 . 445 str.
  10. ↑ Příkaz o přistoupení IMPB k IPM . Datum přístupu: 30. června 2016. Archivováno z originálu 6. března 2016.
  11. ↑ D. E. Ochotsimsky, Kondrashova I. L., Vlasova Z. P., Kazakova R. K. Výpočet bodového výbuchu s přihlédnutím k protitlaku. - Sborník Matematického ústavu. M. V. Šteklová, díl 50, 1957, 65 s.
  12. ↑ I. M. Gelfand, O. V. Lokutsievskiy. Metoda "sweep" pro řešení diferenčních rovnic. V knize S. K. Godunova, V. S. Ryabenky. Úvod do teorie diferenčních schémat. - Fizmatgiz, 1962.
  13. ↑ D. E. Ochotsimsky, T. M. Eneev. Některé variační problémy spojené s vypuštěním umělé družice Země . Uspekhi fizicheskikh nauk, vol. 63, č. 1a, 1957, str. 33-50.
  14. ↑ D. E. Ochotsimsky, T. M. Eneev, G. P. Taratynova. Stanovení doby existence umělé družice Země a studium sekulárních poruch její oběžné dráhy. Uspekhi fizicheskikh nauk, vol. 63, č. 1a, 1957, str. 5-32.
  15. ↑ E. L. Akim . Určení gravitačního pole Měsíce pohybem umělé družice Měsíce "Luna 10". Zprávy Akademie věd SSSR, 1966, roč. 170, č. 4.
  16. ↑ Sunyaev RA, Zel'dovich YB Interakce hmoty a záření v horkém modelu vesmíru   // Astrofyza . vesmírná sci. : deník. - 1969. - Sv. 4 , ne. 3 . - str. 301-316 .
  17. ↑ Sunyaev RA, Zel'dovich YB Kolísání reliktního záření v malém měřítku   // Astrophys . vesmírná sci. : deník. - 1970. - Sv. 7 , č. 1 . - str. 3-19 .  (nedostupný odkaz)
  18. ↑ Sunyaev RA, Zel'dovich YB Pozorování reliktního záření jako test povahy rentgenového záření z kup galaxií   // Comm . Astrophys. vesmírná fyzika. : deník. - 1972. - Sv. 4 . — S. 173 .
  19. ↑ Sunyaev RA, Zel'dovich YB Mikrovlnné pozadí záření jako sonda současné struktury a historie vesmíru   // Ann . Rev. Astron. Astrophys. : deník. - 1980. - Sv. 18 . - S. 537-560 .
  20. ↑ V. A. Kotelnikov , V. L. Barsukov, E. L. Akim aj. Atlas povrchu Venuše. - Moskva, Hlavní ředitelství geodézie a kartografie při Radě ministrů SSSR , 1989

Odkazy

  Přejděte na položku Wikidata  Slovníky a encyklopedie
V bibliografických katalozích