РАЗВИТИЕ ОТДЕЛА
Протокол собрания отдела 24 марта 2011г. в МФТИ.
1. Лаборатория суперкомпьютерных технологий в атомистическом моделировании
У нас создаётся лаборатория суперкомпьютерных технологий в атомистическом моделировании. Заведующий лаборатории – Игорь Морозов. Эта лаборатория легализует то, чем он и так занимается, то, что ему больше всего нравится, тут не только software, но и hardware.
За последние несколько месяцев я приложил много усилий к тому, чтобы привести структуру отдела в соответствие с реальной деятельностью. Напомню, что с 1 января у нас действует лаборатория диагностики вещества в экстремальных состояниях (группа ). Надеемся, что в ближайшее время она получит отдельную комнату, и комната 506 будет полностью нашей. Вот теперь о легализации деятельности Игоря, и Игорь скажет несколько слов о том, как он думает организовывать деятельность своей лаборатории.
Я не думаю, что что-то принципиально изменится для тех, кто со мной уже работает.
Вы знаете, из чего состоит процесс моделирования в физике: вы должны сначала поставить задачу, потом выбрать метод, потом, если программы для него нет, придумать алгоритм, долго программировать, отлаживать, потом распараллеливать и запускать программу на кластерах. Многие уже знают, что даже процесс запуска задачи на кластере это не просто нажать на клавишу. А ведь потом надо еще получить результаты, их проанализировать, написать статью. Теоретически это может сделать и один человек, но при этом выполнить все эти пункты на современном уровне довольно сложно. Этот человек должен разобраться и в физике, и в том, как устроен кластер, и как написать параллельную программу. Поэтому мы хотим выделить некую специализацию лаборатории для решения задач на промежуточном вычислительном этапе. Это не значит, что мы перестанем заниматься физикой. Это не так. Мы будем продолжать все работы по неидеальной плазме, которые у нас сейчас идут.
Отдельное внимание будет уделяться следующему:
1) Разработка новых методов моделирования. Мы сейчас работаем над методом волновых пакетов. Это метод, который позволит проводить расчёты неидеальной плазмы, отказавшись от псевдопотенциальной модели, которая имеет много недостатков, например, при исследовании неравновесных процессов. Сейчас эту модель в таком виде фактически нельзя применять. Это нам позволит получить новые физические результаты. Разработка концепции нового метода, это работа с ручкой и бумажкой на самом деле.
2) Написание программ компьютерного моделирования. Для той же неидеальной плазмы не существует готовых пакетов моделирования. Вот есть LAMMPS, но неидеальную плазму моделировать им нельзя. Нужно сделать программу либо на базе LAMMPS, либо на базе чего-нибудь другого, либо написать с нуля. Я думаю, что это достаточно интересная задача. Это пример той задачи, которой может заниматься наша лаборатория, если найдутся желающие и обстоятельства будут этому способствовать
3) Адаптация существующих программ МД моделирования для работы на суперкомпьютерах. Например, у нас сейчас делается адаптация программ МД для графических ускорителей. Андрей с Романом сделали потенциал погружённого атома на GPU. Мы его пока, к сожалению, не внедрили, только тестируем. Я надеюсь, что выход на машину K100 послужит для нас дополнительным стимулом, чтобы наконец-то это всё запустить. Гибридных машин будет появляться всё больше и больше, и нам нужен инструмент, чтобы мы могли их использовать. Есть также библиотека GridMD, которую Илья Валуев уже давно разрабатывает, а я ему немного помогаю. Эта библиотека нужна для проведения сложных численных экспериментов, в которых сначала получаются МД траектория, затем она анализируется, затем на основе этого анализа запускается расчёт следующей траектории и т. д. Последовательность этих запусков называется сценарием. Этот сценарий можно запускать как на обычных кластерах, так и на GRID-системах. Библиотека GridMD позволяет писать программы, которые достаточно эффективно используют GRID системы для таких сценариев.
Вот такие акценты я бы расставил в деятельности лаборатории. Это то, чем мы занимаемся уже сейчас и будем занимать в ближайшем будущем. Я надеюсь, что физикой мы тоже будем заниматься. Хотя, у нас уже была коллаборация по EAM-потенциалу с лабораторией конденсированного состояния, когда задача ставилась Генри Эдгаровичем и Васей Писаревым, а мы выполняли расчетную часть.
Я надеюсь, что в лаборатории появятся новые сотрудники. Я вам представлю Никиту Казеева, студ. 1 курса ФОПФ, который на меня произвёл очень хорошее впечатление – он успел за каникулы сделать очень хорошую учебную задачу; Иван Кузнецов, студ. 2 курса ФОПФ.
Я хотел бы подчеркнуть, что благодаря организации лаборатории суперкомпьютерных технологий Игорь перестаёт иметь акцент на неидеальную плазму. Игорь собирается ехать в Аргонскую лабораторию, где будет изучать радиационные дефекты.
Суперкомпьютерные технологии развиваются очень быстро. Здесь присутствующим сложно представить, но не так уж давно, в начале десятилетия, никто из нас с PowerPoint не выступал. Я был в 1998 году на конференции самого высокого уровня, и там Илья Пригожин с прозрачками выступал. А в 2003 году Игорь, первый в нашем коллективе, выступил с PowerPoint. Я понял, что это можно, и с тех пор мы все выступаем с PowerPoint. Наверняка, будут какие-то ещё прорывы и вот за всеми этими прорывами, я рассчитываю, будет следить в первую очередь Игорь, хотя все остальные тоже должны за этим следить.
В лаборатории неидеальной плазмы остаются Саша Ланкин и Ильнур Саитов, и туда мы переводим Алёшу Тимофеева, Глеба Ивановского, а меня ставим временно исполняющим обязанности заведующего лаборатории. Я за несколько лет обещаю подготовить заведующего. Тематика лаборатории в соответствии с паспортом специальности ВАК физики плазмы туда входит не только плазма, но и электролиты, иными словами, любые системы, где важно кулоновское взаимодействие. Захотим белки смотреть, будем это делать в лаборатории неидеальной плазмы. Белки утыканы зарядами, ДНК тоже утыкано зарядами и плавает она в биологическом растворе, который также является электролитом, поэтому в таком триединстве мы накрываем практически всё, что есть. Поскольку классической молекулярной динамикой владеют практически всё присутствующие, то тут ничего делать не надо. А вот квантовая молекулярная динамика – это квантовая задача. Её первым ввёл Володя. Он её будет курировать не только в своей лаборатории, но и в моей, и при необходимости в лаборатории Игоря Морозова.
2. Диссертации
Год с небольшим назад мы наметили план на пять кандидатских защит. Сейчас мы его выполнили. Все пять кандидатских защит состоялись. Сейчас можно прикинуть новый план.
Создание такой лаборатории может повернуть, как я надеюсь, Игоря к специальности, которой у нас пока ещё не было, специальности «математическое моделирование, численные схемы и комплексы программ». Всё, чем занимается Игорь подходит под эту специальность и, с моей точки зрения, к концу этого года Игорь должен выходить на защиту. Во всяком случае, я бы ему обеспечил всякую поддержку, но докторская диссертация делается самим диссертантом в первую очередь. И в начале следующего года было бы хорошо, если бы он защитился. Насколько я понимаю, Игорь думает на эту тему, и возражений у него нет.
Вы, конечно, можете смеяться, но я совершенно серьёзно смотрю на Илью, который 16 февраля защитил кандидатскую диссертацию, но кандидатская диссертация Ильи, как говорилось на совете, приблизительно четверть того, чем Вы занимались все эти годы. Я не вижу никаких проблем, чтобы Илья, не откладывая в долгий ящик, в 2012 году, самое позднее в 2013 году, защитил докторскую диссертацию по этой специальности в институте прикладной математики. Нет никаких запретов на время между кандидатской и докторской защитой. Единственно, нужно иметь диплом кандидатской, чтобы представлять диссертацию докторскую, но Илья его получит через несколько месяцев. Это самый серьёзный совет. Ближе к Новому году я спрошу у Вас о состоянии дел. Если нужно будет помочь с монтажом, обязательно помогу, тему придумаем – никаких проблем. С институтом прикладной математики у нас будут ещё сотрудничества.
Я надеюсь, через две недели Володя должен представить первый вариант текста докторской диссертации. У него будет три оппонента – физики-теоретики. А ведущее предприятие – Дубна. Это мы будем зондировать в середине апреля, когда будет конференция в Дубне.
Если говорить о дальнейших, ну ещё пройдёт не слишком много лет, Саша Ланкин явно выйдет на защиту по классическим и квантовым кулоновским системам. И другие темы: пластичность и разрушение – категорически хорошая тема, радиационные эффекты – ещё одна хорошая тема, warm dense matter – ещё одна хорошая тема...
А что касается кандидатских защит, то, конечно, хотелось бы, чтобы Лёша Тимофеев в районе Нового года вышел на этот этап, лучше до, но можно и после. Ну а далее будет ежегодный штучный выпуск. Кандидатские диссертации в нашем отделе были и будут штучным товаром высокой квалификации.
Публикации, конференции, защиты диссертаций – это форма научной работы, устоявшееся веками.
3. ВНИИФ им. Духова
Перейдём к быстро меняющейся современности. Отделом мы растём. Вы видите сидящих тут студентов с горящими глазами, и я надеюсь, что они станут нашими сотрудниками. Мы растём и нам нужны деньги. Наши кандидаты наук, я могу вам сразу сказать, очень хорошо оплачиваемые люди. Имеются в виду те, кто уже получил дипломы. Я проверял – хожу в начале года в нашу бухгалтерию, и там мне распечатывают, кто и сколько получил за год – очень достойно. Вот давайте подумаем, где и какие деньги можно взять. Причём эти деньги должны совмещаться с интересной работой, иначе никак нельзя.
Вот первое, что я хотел обсудить это совсем необычный инцидент, который возник примерно год назад – это наше сотрудничество с Всероссийским научно-исследовательским институтом автоматики им. . Для тех, кто не знает, Духов один из пяти трижды героев социалистического труда, которые создали ядерный щит Советского союза. Перечислим трёх всемирно известных: Сахаров, Зельдович, Харитон, и два менее известных, они слишком рано умерли, Щёлкин и Духов. Духов первую звезду получил за танки ещё во время войны. И вот этот ядерно-оружейный институт – один из трёх наряду со Снежинском и Саровом.
Год тому назад два Лёши (Куксин и Янилкин) выступили в Снежинске и произвели сильное впечатление на Александра Викторовича Андрияша, который тогда работал в Снежинске, но уже переходил в Москву на должность зам. научного руководителя, а сейчас он уже научный руководитель коллектива одной из трёх оружейных лабораторий. Александр Викторович приехал к нам в отдел, присутствовали двое Алёш, Володя и я, и стал уговаривать меня с тем, чтобы мы помогли ему с кадрами создавать научное крыло этого ядерного центра. С самим этим центром мы в течение последних пяти лет участвуем во встречах международных: три американские ядерные лаборатории (Los Alamos, Livermore, Sandia) и три наших (Снежинск, Саров и институт им. Духова). Ну и там, чтобы не было слишком одиозно, взяли и добавили два академических института. Сотруднику, который отвечает от Сандийской лаборатории за сотрудничество, ещё на конференции 2002 года понравились я и моя группа, и в итоге он нас туда привлёк.
Так что мы с этими людьми контактируем, нас там знают, и уже в течение уже 9 месяцев Володя на полставки является ведущим научным сотрудником, а Лёша Юрьевич является старшим научным сотрудником на полставки. Полставки там больше, чем моя ставка. И у них есть сотрудники. Вот Володя работает с Андреем Мухановым. Андрей Муханов кончил физфак в прошлом году, поступил в аспирантуру кафедры теоретической физики, но по совету Александра Викторовича Андрияша перевёлся в аспирантуру Института высоких температур. Алёша Юрьевич работает с Романенко, пока что он не решился бросать аспирантуру МГУ и переходить сюда.
Сейчас я хотел дать слово Володе, чтобы он поделился впечатлениями о работе и перспективах работы в этом центре.
Это очень динамично развивающийся коллектив, хотя именно научная составляющая деятельности для этой организации не была характерна ранее, поэтому сейчас там немножко с нуля это дело строится. Но эта составляющая деятельности института будет расти, потому что уже на уровне руководства Росатома подписан некий приказ о том, что в этом институте будет создан центр фундаментальной и прикладной физики, который будет накрывать довольно широкий спектр задач, даже не напрямую связанных с оружейной тематикой. И поэтому то, что раньше было отделом, где я работаю, и работает Андрей, будет в этот центр преобразовано и увеличится состав тех людей, которые там работают. И ещё я должен сказать, что идут навстречу и с подпиской на журналы, и с покупкой литературы, и с другими такими вещами. Хотя есть много мелких проблем, которые связаны с режимом. Там получить доступ в интернет, находясь на рабочем месте, гораздо сложнее, чем в МФТИ или ОИВТ. Андрей испытал с этим много сложностей. Но и с этим стараются идти навстречу, и вроде какие-то подвижки есть: был куплен кластер, который сейчас заработал.
Никаких секретных работ не ведём. Если у молодых коллег будет желание идти туда, есть только одно ограничение: нужно быть готовым подписывать некоторые допуски. Это не будет обязательным условием вашей работы, но нужно быть с самого начала быть на это согласным. Это такое условие, которое ставит руководство этой организации, но оно довольно естественно.
Мы там занимаемся классической и квантовой молекулярной динамикой. Андрей занимается взрывчатыми веществами. Тематика – материаловедение, адиабатические переходы при лазерном поджиге взрывчатки. Работа открытая. Статьи публиковать нужно. Зарубеж ездить можно.
Я хотел бы обратить ваше внимание, что, таким образом, поскольку эта деятельность расширяется – Игорь Морозов, Саша Ланкин, Лёша Янилкин, которые уже имеют степени, и когда, допустим, Сергей и Илья получат дипломы – можно рассматривать по рекомендации Володи и моей могут устроиться совместителем под определённую тематику. Будет особенно хорошо, если приведёте с собой студентов. Ваш покорный слуга тоже такой возможности не исключает. Это всё очень мне импонирует, потому что мне нравится сам Александр Викторович Андрияш, он первое лицо в этом институте, научный руководитель этого отличного коллектива и с ним у меня есть человеческий контакт, а также у Володи и Лёши тоже есть с ним контакт. С такими можно работать. У него с Фортовым есть контакт. Фортов ещё пока об этом не знает, но Минцев уже обнаружил нас в окружении Андрияша, был удивлён, но принял это.
Теперь, что касается студентов, которые здесь присутствуют, которые в основном не москвичи. Вопрос с жильём Андрияш решает. Он предоставляет служебное жильё. Это должны учесть и студенты и аспиранты. Если человек идёт туда работать, то он обеспечивается жильём. Так сказал мне Александр Викторович. Поскольку к нам обратились с такой просьбой, то мы можем порекомендовать студентов и аспирантов для работы в будущем в этой организации, а пока вы студенты Александр Викторович будет с вами знакомиться. Вы будете знакомиться с условиями работы в этом ядерном центре. Вот такая перспектива почти для всех здесь присутствующих возможна и она решает очень многие вопросы.
Я бы хотел бы добавить, что руководство института и Андрияш были здесь, беседовали с Иван Николаевичем Грозновым, поэтому этот институт рассматривается, как базовая кафедра, и с этим никаких проблем не должно быть.
4. Перспективные программы
Теперь о перспективных программах.
Большинство знает, что мы сотрудничаем с Аргонской национальной лабораторией по моделированию наработки радиационных дефектов. Бюджет Аргонской лаборатории на этот фискальный год до сих пор не утверждён. Бюджет может быть как сокращён, так и увеличен. Володя выступал на семинаре Фортова. Фортову понравилось, но он спросил, почему только Аргон. Он будет рекомендовать НИКИМТ и ФЭИ (Обнинск). Доклады уже на более высоком уровне нужно будет сделать Володе, и возможно мы тоже получим финансирование по этой тематике.
Я уже поминал о машине К-100, которую предложил сначала мне, а потом мне и Володе Новиков (ИПМ им. Келдыша), потом Змитренко, доктора наук из ИПМ. К-100 – это машина гибридная 100Тфлопс и 80 кВт питание. Сейчас машина работает в тестовом режиме. Я разговаривал с директором Борис Николаевичем Четверушкиным. Сегодня я ещё раз поговорил с Новиковым, который дал телефон Светланы Алексеевны, с которой надо встретиться и договориться о доступе и начале тестирования. Там есть газодинамика, прогноз погоды, а сектор молекулярной динамики классической и квантовой не прикрыт, что нам и нужно сделать. Нужно выяснить производительность, завоевать репутацию. Вполне возможно получится войти в программу финансирования. Фортов обещал туда приехать, но пока не знает когда, поэтому вместе с ним поехать не получится.
Сейчас мы участвуем в заявке на европейский проект в основном силами Володи, о чём расскажет Володя.
Есть рамочная программа научного сотрудничества Европейского союза и России. В рамках этой программы были подписаны соглашения, что будут объявлены некоторое количество совместных проектов. С европейской стороны несколько коллабораций из разных стран и разных институтов и с российской стороны из разных институтов подают одну совместную заявку (европейцы со своей структуры, мы – с нашего министерства) и получаем на два-три года сопоставимое финансирование. В такую структуру наш коллектив был приглашён и вошёл. Такую заявку мы уже обсудили и подаём с европейской стороны в конце этого месяца и с нашей стороны - в конце следующего месяца. Речь идёт о МД и кинетическом моделировании солнечных батарей нового поколения (2-го и 3-его поколения). Обычное поколение основаны на полупроводниковых материалах. За это Жорес Алфёров получил нобелевскую премию. Новые поколения – это органические полимеры. Там более сложная физика, они более интересные и в то же время более сложные для моделирования. С некоторой ненулевой вероятностью эта заявка будет принята. Конкурс есть. Чтобы её приняли, её должны одобрить и наша сторона и европейский союз.
Речь идёт о полимерах. Будут использоваться классические методы, с которыми всё более-менее просто, и квантово-механические модели с неадиабатическими переходами, возбуждёнными состояниями. Эта та база, в которой мы тоже можем поучаствовать. Там довольно интересные партнёры с западной стороны. Если проект получится, то само по себе взаимодействие в рамках этого проекта может быть интересно. Западные партнёры – это Fritz Haber Institute, Шефлер (давно работает в квантовом моделировании) и др.
Мы многоатомными молекулами занимаемся силами Глеба. Пептидных цепей пока ещё нет, но валентные связи есть. Работа Глеба – это раз, вторая работа – это то, что делает Саша Ланкин по суперконденсаторам. То, что делает Глеб это чисто классическая задача, а то, что делает Володя – это задача классическая, в которой происходят квантовые переходы с одной потенциальной поверхности на другую, ну и, наконец, полностью квантовая задача – это работа Саши по двойному слою в суперконденсаторах (это электрохимия). Вот когда такую триаду мы сделаем, чисто в демонстрационном плане нужно будет выступить. Нас ждёт Николай Каземирович Янковский, директор института общей генетики, он хочет с нами сотрудничать. За мной звонок. Он создал отдел биоинформатики, и мы туда приедем, обозначим, не делясь ноу-хау. И можно будет договориться о развитии.
В Москве в больнице чисто случайно пересёкся с бывшим директором института молекулярной генетики и поинтересовался, есть ли здесь пересечения. Мне он сказал, что, безусловно, есть пересечения, и Янковский обязательно будет идти на контакт.
Давно приглашает (устал приглашать и поставил на нас крест) Александр Павлович Савицкий (институт биохимии им. Баха) (цветные белки). Вот там адиабатических переходов полно. У Савицкого нужно выступать с более серьёзными результатами. Это я тоже хотел бы развить. То, что у нас в этой области один только Глеб – этого мало.
5. Семинары Фортова
Мы эти семинары до сих пор не использовали. Рассказывать Фортову то, чем мы занимаемся, в Нальчике хорошо, но мало. Первым в отделе был Володя. Давным-давно, до создания отдела перед Фортовым в 2002 году выступал Игорь Морозов. У Игоря в институте очень высокий рейтинг. Когда мы утверждали тему докторской репутации Володи, я получил много вопросов от сотрудников института, почему Володя первый, а не Игорь. Я отвечал очень неопределённо, но, как я понимаю, Игорь собирается до лета тему диссертации утвердить. Я на него не давлю, хотя тему диссертации ему предложил.
Серёжа Стариков будет выступать на семинаре Фортова, затем будет выступать Фаенов. Как объясняет Хищенко, если дать заявку на выступление, то Владимир Евгеньевич может сказать: «Пусть завтра и выступает». В понедельник будет выступать Саша Ланкин. Введение к его докладу будет делать , и мы с ним договорились, что это будет репетиция доклада у Фортова. Я думаю, что в будущем можно будет привлечь Ильнура Саитова к этой тематике. И это будет третий доклад на семинаре Фортова. В последнем докладе связка эксперимент-теория очень выигрышная.
Оценим, насколько вы готовы, потому что тематика интересная. Владимир Евгеньевич может так же, как и Володе про ФЭИ, сказать, где это может быть интересно в Москве, где на это могут выдать денег.
А ещё Алёше Витальевичу и Алёше Юрьевичу было бы полезно выступить в паре с Канелем. Алёше Владимировичу тоже надо подумать, не сейчас, не сразу, сначала ЖЭТФ, можно будет выступить в паре с людьми Петрова, кроме того Владимир Евгеньевич очень не любит температуру пылевых частиц.
Так что семинар Фортова нужно задействовать методично. Не раз в десять лет, а как минимум раз в году, а лучше пару раз в год. В 2011 году может получиться даже 3 раза. Владимир Евгеньевич это оценит, и нам будет это полезно в плане выхода на новые контакты.
