Лаборатория вычислительного эксперимента и моделирования была создана в 1993 году. Деятельность лаборатории сосредоточена на разработке и применении современных математических методов для проведения вычислительных экспериментов в области электродинамики и магнитной гидродинамики.
На протяжении многих лет членами научной группы разрабатываются эффективные методы оптимизации многослойных оптических покрытий. Они широко используются во всём мире для решения самых разнообразных задач проектирования таких покрытий. В рамках данной темы исследуются фундаментальные проблемы процессов роста тонких пленок и покрытий, в том числе, на основе вычислительных экспериментов по суперкомпьютерному моделированию процессов напыления. Результаты этих исследований имеют первостепенное значение для развития современных оптических и оптоэлектронных технологий. Разрабатываются новые устойчивые алгоритмы решения обратных задач определения параметров напыляемых многослойных оптических покрытий с числом искомых параметров до нескольких сотен. Результаты исследований используются для совершенствования технологических процессов нанесения оптических нанопокрытий.
Еще одним направлением деятельности сотрудников лаборатории является решение задач, связанных с развитием представлений о роли слоистых структур в природе циклической активности Солнца. При исследовании процессов, связанных прогнозированием солнечного цикла, возникает перспектива приложений к различным задачам, имеющим непосредственное народнохозяйственное значение. Например, длительное и безопасное пребывание человека на космических станциях невозможно без подобного прогноза, а уверенная работа радиосвязи и различных систем передачи данных подвергается опасности в эпизодах аномальной солнечной активности.
Лаборатория активно участвует в междисциплинарных исследованиях, взаимодействуя с другими факультетами МГУ (физическим, химическим, механико-математическим, биологическим) для решения конкретных научных задач. Результаты проводимых фундаментальных исследований находят применение в рамках договоров и контрактов с предприятиями, входящими в Росатом и Ростехнологии.
Фундаментальные исследования в оптикe тонких пленок и поверхностей
- Разработка высокоэффективных алгоритмов проектирования оптических нанопокрытий для всех областей спектра от рентгеновского до дальнего инфракрасного диапазонов.
- Разработка методов решения обратных задач распознавания тонких пленок и слоистых покрытий по экспериментальным данным.
- Разработка алгоритмов контроля технологических процессов напыления оптических покрытий. Суперкомпьютерное моделирование процессов напыления оптических нанопокрытий, направленное на выяснение их фундаментальных свойств и структурных особенностей на наноразмерных уровнях.
- Совместная работа по развитию новейших оптических технологий с Научным центром технологий поверхностей (НЦТП). НЦТП был основан в 2011 г. в результате многолетнего сотрудничества НИВЦ МГУ и Лазерного центра Ганновера (LZH).
- Участие в работах по госконтрактам и грантам
- Организация совместных обучающих семинаров
- Участие в специализированных выставках
Магнитная морфология галактик и галактическое динамо
- Исследование роли случайных флуктуаций в формировании и эволюции заведомо крупномасштабного феномена - цикла магнитной активности Солнца.
- Исследование гидромагнитного динамо. Магнитные поля галактик создаются механизмом гидромагнитного динамо, который работает и в других небесных телах, в том числе на Солнце и в недрах Земли. Однако очень разнообразная морфология магнитных полей галактик во многом связана с тем, как механизм динамо взаимодействует с различными структурами галактик. Моделирование этого взаимодействия требует объединения современных методов компьютерного моделирования с последними достижениями асимптотической теории дифференциальных уравнений математической физики.
Фундаментальные исследования в области спектроскопии и молекулярной динамики
- Разработка методов, позволяющих анализировать динамику свободных молекул при наличии нескольких степеней свободы большой амплитуды;
- Квантовохимические расчеты параметров нежестких молекул, обладающих внутренним вращением;
- Разработка программного комплекса для моделирования оптических свойств тонких пленок, основывающегося на результатах молекулярного моделирования. Расчет оптических свойств тонких слоев, полученных в результате молекулярного моделирования.
- Разработка алгоритмов, позволяющих осуществлять молекулярно-динамическое моделирование процесса напыления тонких пленок с использованием технологий параллельного программирования на масштабах, превышающих 10 нм.
- Молекулярно-динамическое моделирование процесса образования аморфных пленок и тонкослойных структур.
Научные исследования в рамках международного сотрудничества
Зарубежные организации-партнёры:
- Лазерный Центр Ганновера (Ганновер)
- Институт квантовой оптики им. Макса Планка (Мюнхен)
- Университет Тонгджи (Tongji University), г.Шанхай, КНР
- Компания Cutting Edge Coatings GmbH, г.Ганновер, Германия
Членство в научных сообществах:
- Optical Society of America
- Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers
- Inverse Problems International Association
- Geophysical and Astrophysical Fluid Dynamics
- New Astronomy
Публикации сотрудников.
1. Математические модели и численный эксперимент, НИВЦ, рук. проф. А.В. Тихонравов
2. Космическая электродинамика, НИВЦ, рук. проф. Д.Д.Соколов
3. Обратные задачи математической физики, НИВЦ, рук. проф. А.Г. Ягола
Лаборатория активно участвует в образовательной деятельности. Сотрудники лаборатории читают лекции и ведут семинары на физическом факультете МГУ: на отделении прикладной математики читаются курсы «Численные методы», «Экстремальные задачи», «Параллельные вычисления», специальный курс "Физические приложения функционального анализа". Кроме того, сотрудники лаборатории читают лекции и ведут семинарские занятия по курсу "Основы теории вероятностей и математической статистике" на геологическом факультете МГУ и читают лекции по курсу "Теория случайных процессов" на механико-математическом факультете МГУ.
Осуществляется руководство работами специалистов и аспирантов.
Лаборатория вычислительного эксперимента и моделирования НИВЦ МГУ.
Адрес: 119234, Российская Федерация, Москва, Ленинские горы, дом 1, стр. 4, Научно-исследовательский вычислительный центр Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова (НИВЦ МГУ).
Телефон: +7 (495) 939-23-46
Факс: +7 (495) 938-21-36
