Katedra výpočetní fyziky KFU

Katedra výpočetní fyziky a modelování fyzikálních procesů je vědeckým oddělením Ústavu fyziky Federální univerzity Kazaň (Povolží) . Zařazeno do katedry fyziky Fyzikálního ústavu KFU. Je to jedno z prvních oddělení výpočetní fyziky vytvořené v Rusku [1] [2] [3] . Katedra se specializuje na oblast nauky o fyzikálních materiálech, na oblast organizování vysoce výkonných výpočtů souvisejících s modelováním fyzikálních vlastností kondenzovaných látek.

Obecné informace

Katedra výpočetní fyziky Kazaňské federální univerzity školí pracovníky, kteří se specializují na moderní výpočetní metody , softwarové systémy, informační technologie a kteří mají dovednosti pro práci s vysoce výkonnými výpočetními zdroji , zejména s výpočetním clusterem Kazaňské federální univerzity. [4] . Na katedře výpočetní fyziky KFU mohou studenti získat dovednosti v práci s nejnovějšími výpočetními technologiemi ve vztahu k fyzikálnímu výzkumu a zkušenosti s aplikací získaných poznatků jak při řešení aktuálních vědeckovýzkumných fyzikálních problémů, tak ve vzdělávacím procesu.

Pedagogický sbor katedry výpočetní fyziky zastupují doktoři a kandidáti věd, kteří a pod jejichž vedením bylo provedeno mnoho výzkumných prací, jejichž výsledky byly publikovány v předních ruských i mezinárodních publikacích [5] [ 6] [7] [8] [ 9] [10] . Pracovníci katedry výpočetní fyziky KFU jsou autory monografií [11] [12] [13] [14] [15] a knih [16] [17] věnovaných termodynamice, statistické fyzice a fyzice kondenzovaných látek, které jsou slouží jako učebnice pro studenty fyzikálních a technických oborů.

Postup a podmínky pro činnost katedry stanoví Předpis o katedře výpočetní fyziky FÚ FÚ KFU [18] .

Historie oddělení

Historie katedry [2] [3] sahá až do vzdáleného roku 1959 a je nerozlučně spjata se jménem vynikajícího fyzika Kamila Achmetoviče Valijeva [19] , doktora fyzikálních a matematických věd, profesora, řádného člena Akademie vědy SSSR , řádný člen Akademie věd Republiky Tatarstán, laureát Leninovy ​​ceny a laureát mezinárodní ceny E. K. Zavoisky [20] . Po ukončení postgraduálního studia na Kazaňské státní univerzitě (KSU) v roce 1957 začal K. A. Valijev pracovat na Kazaňském státním pedagogickém institutu (KSPI), kde obhájil doktorskou práci. V krátké době, poté, co se K. A. Valijev dostal z docenta na vedoucího katedry fyziky, na jejímž postu setrval v letech 1959 až 1964, vytvořil K. A. Valijev novou vědeckou školu, která jako součást Kazaňské vědecké školy magnetické rezonance výzkum, zaměřený na studium problematiky kapalných látek metodami magnetické rezonance a optické spektroskopie. Vědecká a organizační činnost K. A. Valijeva byla oceněna vládními vyznamenáními: dvěma Řády rudého praporu práce (1971, 1981), Řádem říjnové revoluce (1988), Řádem za zásluhy o vlast , IV. stupeň (1999) a I. stupeň (2005) .

Od roku 1984 do roku 2009 vedl katedru teoretické fyziky TSHPU, která je předchůdcem katedry výpočetní fyziky KFU, jeden z nejvýznamnějších studentů K. A. Valijeva - Renat Muzipovich Yulmetiev [21] , doktor fyziky. a matematických věd, profesor, čestný dělník věd Ruské federace (2003), čestný profesor Tatarské státní humanitní a pedagogické univerzity (2010).

V roce 2009 se vedoucím katedry katedry teoretické fyziky stal Anatolij Vasilievič Mokšin , doktor fyzikálních a matematických věd, expert Ruské akademie věd , expert Ministerstva vědy a vysokého školství Ruské federace . TSHPU .

Oficiální datum vzniku oddělení je 1. července 2011. Po jednání Akademické rady Státní humanitní pedagogické univerzity Tatar bylo rozhodnuto o přejmenování katedry teoretické fyziky na Katedru výpočetní fyziky a modelování fyzikálních procesů [1] . Za dobu existence katedry se takoví vědci jako A.A. Nefediev , A.I. Nefeděva , M.M. Zaripov, V.R. Nagibarov.

V době vzniku katedry (2011) [1] , v Rusku existovala pouze jedna katedra výpočetní fyziky Petrohradské univerzity (organizovaná v roce 1984 akademikem S.P. Merkurievem ). V době tzv. „nového Ruska po roce 1991“ katedra je první vytvořenou katedrou výpočetní fyziky. Brzy se podobné katedry začaly organizovat i na tuzemských univerzitách, např. na MEPhI , MIPT , SFU atd.

Pedagogičtí pracovníci

V současné době je fakulta katedry výpočetní fyziky plně zastoupena vědeckými pracovníky, kteří mají akademické hodnosti kandidátů a doktorů věd. Učitelé katedry jsou členy Akademické rady, dizertačních rad a komisí Fyzikálního ústavu KFU.

• Mokshin Anatoly Vasilyevich — vedoucí, doktor fyzikálních a matematických věd, profesor. Vyučované předměty: Kvantová mechanika, Fyzika pevných látek, Matematické metody fyziky kondenzovaných látek, Fyzika kapalin, Moderní fyzika.
• Nefediev Yury Anatolievich — doktor fyzikálních a matematických věd, docent. Učební obory: Astronomie, Nelineární spektroskopie, Řízení vědeckých projektů, Koncepce moderních přírodních věd.
• Khusnutdinov Ramil Minnegayazovich — kandidát fyzikálních a matematických věd, docent. Výukové obory: Klasická mechanika a SRT, Elektrodynamika, Fyzika atomového jádra, Úvod do nanotechnologie, Inovace informačních technologií, Programovací jazyky a metody.
• Galimzyanov Bulat Nailevich — kandidát fyzikálních a matematických věd, docent. Výukové obory: Počítačové modelování, Počítačový design, Design, Počítačové modelování procesů.
• Demin Sergey Anatolievich — kandidát fyzikálních a matematických věd, docent. Učební obory: Inženýrství a počítačová grafika, Počítačové technologie v inovacích a pedagogické činnosti, Problémy inovací, Systémy automatického navrhování.
• Fayrushin Ilnaz Izailovich — kandidát fyzikálních a matematických věd, docent. Učební obory: Úvod do fyziky plazmatu, Informační technologie v inovacích, Výpočetní technika v inovacích a vzdělávací činnosti, Koncepce moderní přírodní vědy.

Vzdělávací aktivity

Při realizaci vzdělávacích aktivit jsou na katedře zaváděny a využívány informační technologie. K dnešnímu dni pracovníci katedry vyvinuli soubor elektronických výukových zdrojů o počítačovém modelování fyzikálních procesů [22] [23] [24] [25] [26] .

Výzkumná činnost

Klíčové oblasti výzkumné činnosti:

Simulace dynamických procesů v kondenzovaných médiích

• Kvantově-mechanické ( ab-initio ) modelování atomové/molekulární dynamiky;
• Modelování klasické dynamiky (newtonovská, Langevinova, stochastická, hydrodynamika);
• simulace Monte Carlo ;
• Teoretický popis dynamických procesů a strukturních vlastností v neuspořádaných kondenzovaných prostředích (kapaliny, amorfní systémy, kvazikrystaly, roztoky, polymery atd.);
• Konstrukce efektivních potenciálů mezičásticové interakce;
• Vývoj nových metod modelování (hybridní metody, mezoskopická dynamika);
• Modelování fázových přechodů a kritických jevů;
• Numerické studie vlivu vnějších vlivů na mikroskopické vlastnosti kondenzovaných systémů.

Studium složitých nehamiltonovských systémů (biologických, sociálních, ekonomických, geologických aj.) metodami moderní statistické a výpočetní fyziky

• Vývoj metod pro analýzu složitých systémů;
• Studium fluktuací a šumu v dynamice složitých systémů;
• Vývoj algoritmů pro rozpoznávání vzorů;
• Zkoumání účinků statistické paměti v dynamice složitých systémů.

Zahraniční a domácí partneři

Katedra provádí společný výzkum s domácími ústavy a univerzitami a aktivně spolupracuje i se zahraničními partnery, mezi něž patří Universität Augsburg , Sapienza - Università di Roma , Université Claude Bernard Lyon , Universitat Politècnica de Valènci a další.

Mezinárodní spolupráce

• Universität Augsburg (Austburg, Německo)
• Sapienza - Università di Roma (Řím, Itálie)
• Université Claude Bernard Lyon (Lyon, Francie)
• Universitat Politècnica de Valenci (Valencia, Španělsko)
• University of London (Londýn, Velká Británie)
• California Institute of Technology (Pasadena, Kalifornie, USA)
• Univerzita v Johannesburgu (Johannesburg, Jižní Afrika)
• University of Tokyo (Tokio, Japonsko)

Spolupráce s tuzemskými vědeckými a vzdělávacími institucemi

• Udmurtské federální vědecké centrum Uralské pobočky Ruské akademie věd (Iževsk)
• Ústav teoretické fyziky. L.D. Landau (Moskva)
• Moskevská státní technická univerzita pojmenovaná po N. E. Bauman (Moskva)
• Institut tepelné fyziky, Uralská pobočka Ruské akademie věd (Jekatěrinburg)
• Ústav fyziky vysokého tlaku. L.F. Vereščagin (IFVD RAS, Troitsk)
• Kazaňská národní výzkumná technická univerzita A. N. Tupolev (Kazaň)
• Výzkumný ústav fyziky a chemie. L.Ya. Karpov (Moskva)
• Uljanovská státní univerzita (Uljanovsk)
• Tverská státní univerzita (Tver)

Ocenění a úspěchy

Studenti a postgraduální studenti studující na katedře jsou držiteli cen a stipendií:

• stipendium starosty Kazaně
• Stipendium prezidenta Ruské federace
• zvláštní státní stipendium vlády Republiky Tádžikistán
• nominální stipendium pro ně. R.M. Yulmeteva
• personalizovaná cena banky Ak Bars v rámci republikové soutěže „50 nejlepších inovativních nápadů pro republiku Tatarstán“.

Oddělení médií

• Objev KFU: Jak tlak ovlivňuje amorfní slitiny?
• Vědci z Kazaně vyvinuli počítačový model pro testování kovových slitin
• Studium deformací nitinolu pro obohacení porozumění materiálům s cílenými vlastnostmi
• Mechanická odezva nitinolu na deformace umožňuje nahlédnout do materiálů s cílenými vlastnostmi
• Vliv tlaku na amorfní kovové slitiny
• Na základě algoritmů vytvořených fyziky KFU vyvinuli švédští vědci unikátní softwarový balík
• Všechny kapaliny mají vlastnosti pevných látek
• Experiment potvrzuje, že kapaliny vykazují vlastnosti pevných těles v mikroskopickém měřítku
• Amorfní materiály budou využívány v lékařských a průmyslových aplikacích
• Vědci KFU naznačili, kdy skončí režim sebeizolace v Rusku
• KFU našel způsob, jak sledovat nanotrhliny v amorfních kovech

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 Výpis z protokolu č. 15 ze zasedání Akademické rady Tatarské státní humanitární a pedagogické univerzity ze dne 23. března 2011
2. ↑ 1 2 Aganov A. V. Salakhov M. Kh. Historie fyziky a astronomie na Kazaňské univerzitě po dobu 200 let . - Kazaň: Kazaňská státní univerzita, 2007. - ISBN 978-5-98180-443-4 , 5-98180-443-2.
3. ↑ 1 2 Sinitsyn O.V. Tatarská státní humanitní pedagogická univerzita v souhvězdí kazaňských univerzit (ke 130. výročí jejího založení)  // Filologie a kultura. - 2006. - Vydání. 5 . — S. 10–15 . — ISSN 2074-0239 .
4. ↑ Výpočetní cluster KFU . (neurčitý)
5. ↑ Anatolij Vasiljevič Mokšin, seznam vědeckých publikací . (neurčitý)
6. ↑ Nefediev Jurij Anatoljevič, seznam vědeckých publikací . (neurčitý)
7. ↑ Khusnutdinov Ramil Minnegayazovich, seznam vědeckých publikací . (neurčitý)
8. ↑ Galimzyanov Bulat Nailevich, seznam vědeckých publikací . (neurčitý)
9. ↑ Demin Sergey Anatolyevich, seznam vědeckých publikací . (neurčitý)
10. ↑ Fayrushin Ilnaz Izailovich, seznam vědeckých publikací . (neurčitý)
11. ↑ Mokšin Anatolij Vasiljevič. Mikroskopická dynamika jednoduchých tekutin / A.V. Mokshin, R.M. Yulmetjev. - Kazaň: Centrum pro inovativní technologie, 2006 - 152 c. . repository.kpfu.ru (1. ledna 2006). Staženo: 8. října 2022. (Ruština)
12. ↑ Mokšin Anatolij Vasiljevič. Kolísání a šumy ve složitých systémech živé a neživé přírody / edited by R.M. Yulmeteva, A.V. Mokshina, S.A. Demina, M.Kh. Salachová. - Kazaň: RIC . repository.kpfu.ru (1. ledna 2008). Staženo: 8. října 2022. (Ruština)
13. ↑ Mokšin Anatolij Vasiljevič. Dynamické jevy ve složitých systémech / editoval A.V. Mokshina, S.A. Demina, R.M. Khusnutdinová, O.Yu. Panishchev. - Kazaň: Nakladatelství Ministerstva školství a vědy Republiky Tatarstán, 2011. - 308 s. . repository.kpfu.ru (1. ledna 2011). Staženo: 8. října 2022. (Ruština)
14. ↑ Galimzjanov Bulat Nailevič, Mokšin Anatolij Vasiljevič. Molekulární dynamika při strukturálních transformacích a fázových přechodech v neuspořádaných systémech . repository.kpfu.ru (1. ledna 2017). Staženo: 8. října 2022. (Ruština)
15. ↑ Bulat Nailevič Galimzjanov, Anatolij Vasiljevič Mokšin, Ramil Minnegajazovič Chusnutdinov. Fyzikální a mechanické vlastnosti amorfních systémů s nehomogenními lokálními viskoelastickými vlastnostmi . repository.kpfu.ru (1. ledna 2021). Staženo: 8. října 2022. (Ruština)
16. ↑ Základy modelování molekulové dynamiky | Internetový obchod Mathesis . shop.rcd.ru _ Staženo: 8. října 2022. (Ruština)
17. ↑ Mokšin Anatolij Vasiljevič. Statistická fyzika neuspořádaných kondenzovaných médií. Teorie a modelování (učebnice) . repository.kpfu.ru (1. ledna 2020). Staženo: 8. října 2022. (Ruština)
18. ↑ Předpisy katedry výpočetní fyziky KFU . (neurčitý)
19. ↑ [Akademik K.A. Valijev. Valijev ve vzpomínkách / [responzor. vyd. A.A. Orlikovský]; Fyzikálně-technologický ústav RAS. — M.: Nauka, 2015. — 183 s. ISBN 978-5-02-039091-1 (v přel.). ].
20. ↑ Mezinárodní cena pojmenovaná po E.K. Zavoisky . (neurčitý)
21. ↑ Yulmetiev Renat Muzipovich . (neurčitý)
22. ↑ Galimzjanov Bulat Nailevič, Mokšin Anatolij Vasiljevič. Počítačová simulace fyzikálních procesů . repository.kpfu.ru (1. ledna 2017). Staženo: 8. října 2022. (Ruština)
23. ↑ Mokšin Anatolij Vasiljevič. Jaderná fyzika . repository.kpfu.ru (1. ledna 2017). Staženo: 8. října 2022. (Ruština)
24. ↑ Anatolij Vasiljevič Mokšin, Ramil Minnegajazovič Chusnutdinov. Elektřina a magnetismus: učební pomůcka . repository.kpfu.ru (1. ledna 2021). Staženo: 8. října 2022. (Ruština)
25. ↑ Galimzjanov Bulat Nailevič, Mokšin Anatolij Vasiljevič. Základy modelování molekulární dynamiky . repository.kpfu.ru (1. ledna 2021). Staženo: 8. října 2022. (Ruština)
26. ↑ Anatolij Vasiljevič Mokšin, Ramil Minnegajazovič Chusnutdinov. Sbírka úloh pro kurz "Výpočetní fyzika" . repository.kpfu.ru (1. ledna 2021). Staženo: 8. října 2022. (Ruština)

Literatura

• Aganov A. V. Salakhov M. Kh. Historie fyziky a astronomie na Kazaňské univerzitě více než 200 let. - Kazaň: Kazaňská státní univerzita, 2007. - ISBN 978-5-98180-443-4, 5-98180-443-2
• Státní humanitní pedagogická univerzita Gafarova I. A. Tatara - 130 let. - TGGPU, Kazaň: Idel-Press, 2006. - 288 s. — ISBN 5-87730-118-3
• Akademik K.A. Valijev. Valijev ve vzpomínkách / [responzor. vyd. A.A. Orlikovský]; Fyzikálně-technologický ústav RAS. — M.: Nauka, 2015. — 183 s. - ISBN 978-5-02-039091-1 (v překladu).
• Galimzyanov BN, Mokshin AV Základy modelování molekulární dynamiky: výukový program. M.-Iževsk: Institut počítačových technologií, 2018. - 106 s. — ISBN 978-5-4344-0532-4
• Mokshin AV Statistická fyzika neuspořádaných kondenzovaných médií. Teorie a modelování (učebnice). Kazaň: Škola RIC, 2020. - 171 s.

Odkazy

• Ústav fyziky Kazaň (Povolží) Federální univerzita
• Oficiální stránky katedry