О кафедре АНИ

Кафедра автоматизации научных исследований факультета ВМК МГУ создана в 1988 г. на основе коллектива сотрудников, выделившегося из состава кафедры математической физики (ранее — вычислительной математики). Организатор и бессменный руководитель кафедры АНИ — академик Российской академии наук Д. П. Костомаров. Под его руководством на кафедре ведется широкий круг исследований в области компьютерного моделирования сложных систем и процессов.

В последние годы большое внимание уделяется изучению процессов взаимодействия сверхсильных и сверхкоротких лазерных импульсов с веществом. Эти процессы представляют огромный интерес, как с точки зрения фундаментальной науки, так и с точки зрения многочисленных приложений. Одним из наиболее интересных и важных является создание компактных лазерных ускорителей для широкого применения адронной терапии при лечении онкологических заболеваний. Создание подобного ускорителя невозможно без детального полномасштабного компьютерного моделирования взаимодействия лазерных импульса с веществом. Единственно пригодным методом является создание виртуальной компьютерной среды, состоящей из десятков и сотен миллиардов частиц. Для получения реалистических результатов в разумное время необходимо использование суперкомпьютеров.

Корпускулярные методы компьютерного моделирования находят широкое применение для проектирования масс-спектрометров нового поколения, позволяющих с чрезвычайно высокой степенью точности определить массы составных частей биомолекул. Решение этой проблемы особенно важно для задач протеомики и исследовании структур протеинов. Это является важнейшим элементом в разработке новых лекарственных препаратов, действующих на клеточном уровне. Кроме того, в рамках реализации этой программы на кафедре создан новый код идентификации протеинов, превышающий по эффективности существующие аналоги. Принципиальной особенностью этих задач является необходимость использования новейших технологий параллельного программирования

В настоящее время на кафедре значительное внимание уделяется работам по компьютерному моделированию материалов с наноструктурой и соответствующих нанотехнологий. Разрабатываются компьютерные квантовые модели и квантовомеханические коды молекулярной динамики и Монте-Карло для расчета полупроводниковых гетероструктур и электронного строения молекул.

Сейчас большое внимание в России и других развитых странах мира уделяется термоядерной энергетике и проблеме управляемого термоядерного синтеза. Сотрудники кафедры стояли у истоков создания вычислительной физики плазмы и накопили большой опыт в решении многомерных нелинейных задач высокотемпературной физики плазмы.

Заметный цикл работ связан с проектированием устойчивых режимов работы международного токамака-реактора ITER, для чего в рамках трехмерной нелинейной магнитной гидродинамики исследуется устойчивость тороидального плазменного шнура

В этих задачах большую роль играет явление перезамыкания магнитного поля, которое представляет фундаментальный физический процесс, ответственный, в частности, за солнечные вспышки, ионосферные бури и ускорение космических лучей вследствие возникновения тонких областей с очень большим электрическим током, так называемых токовых слоев. Компьютерное моделирование процесса перезамыкания требует виртуозного владения всем арсеналом современной вычислительной математики, компьютерной графики и методов параллельного программирования. На кафедре созданы уникальные трехмерные коды, позволяющие детально исследовать это явление.

Работы преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов кафедры поддерживаются большим количеством грантов Президента Российской Федерации, Российского Фонда Фундаментальных Исследований и различными транснациональными корпорациями. Полученные результаты докладываются членами кафедры на крупных международных конференциях. Исследования на переднем крае вычислительной физики проводятся в сотрудничестве с ведущими российскими научными центрами (Институт атомной энергии имени И. В. Курчатова, Институт общей физики РАН имени А. М. Прохорова, Институт энергетических проблем химической физики РАН) и большим количеством зарубежных университетов и научных учреждений (Пизанский университет, Италия, Центр фотонных исследований японского агентства по атомной энергии, Институт атомной и молекулярной физики, Нидерланды, Университет Purdue, США).