Семинар «Вычислительные среды»
Семинар проходит по средам с 16:20 до 17:40, ауд. 125 (Таллинская 34).
Научный руководитель семинара: Щур Лев Николаевич.
Секретарь семинара: Суховерхова Диана Дмитриевна.
Приглашаются все желающие - студенты, аспиранты, преподаватели.
Семинар проходит в гибридном формате:
https://us06web.zoom.us/j/92997239709?pwd=Y2pQbE1lN1V6b3VtOXZrT1BTZUtFQT09
Meeting ID: 929 9723 9709
Passcode: 279568
Предстоящие семинары:
-
12 марта 2025 – Васенко Андрей Сергеевич, профессор, ведущий научный сотрудник Научно-учебной лаборатории квантовой наноэлектроники, и Лю Дунюй, доцент Департамента электронной инженерии МИЭМ «Доклад по статье "Breaking the size limitation of nonadiabatic molecular dynamics in condensed matter systems with local descriptor machine learning"»
Неадиабатическая молекулярная динамика (NA-MD) является мощным инструментом для моделирования далеких от равновесия процессов, таких как фотохимические реакции и перенос заряда. Применение NA-MD к конденсированным средам в последнее время привлекло большое внимание для разработки следующего поколения оптоэлектронных материалов. Исследования конденсированных сред позволяют использовать эффективные вычислительные инструменты, такие как теория функционала плотности (DFT) и приближение классического пути (CPA). Тем не менее, размер системы и временные рамки моделирования сильно ограничены дорогостоящими ab initio расчетами электронных энергий, сил и связей. Мы устраняем ограничения, разрабатывая подход машинного обучения (ML), в котором все вышеуказанные свойства получаются с использованием нейронных сетей на основе локальных дескрипторов. Модели ML напрямую соотносят целевые свойства для NA-MD, реализованные с помощью DFT и CPA, со структурой системы. Обученные на небольших системах, нейронные сети применяются к большим системам и большим временным масштабам, расширяя возможности NA-MD на порядки. Мы демонстрируем подход с зависимостью захвата заряда и рекомбинации от концентрации дефектов в MoS2. Дефекты обеспечивают основной механизм потерь заряда, что приводит к ухудшению производительности данного оптоэлектронного материала. Захват заряда замедляется с уменьшением концентрации дефектов; однако рекомбинация демонстрирует сложную зависимость, обусловленную тем, происходит ли она между свободными или захваченными зарядами, и относительными концентрациями носителей и дефектов. Делокализованные мелкие ловушки могут стать локализованными с ростом температуры, изменяя поведение захвата и рекомбинации. Полностью основанный на ML, подход устраняет разрыв между теоретическими моделями и реалистичными экспериментальными условиями и позволяет проводить NA-MD на системах с тысячами атомов и в масштабе наносекунд. https://doi.org/10.1073/pnas.2403497121
-
19 марта 2025 – Тимур Терегулов, выпускник 2025 г. специалитета «Компьютерная безопасность» МИЭМ НИУ ВШЭ "Разработка модификации протокола квантового разделения секрета, основанного на обобщенном состоянии GHZ, и схем моделирования его выполнения на квантовой программной платформе"
Развитие квантовых технологий и создание квантовых процессоров создает потенциальную угрозу для используемых в настоящее время классических криптографических систем, стойкость которых основывается на вычислительной сложности решения определенных математических задач на классических компьютерах. При создании large-scale квантовых процессоров квантовый алгоритм факторизации Peter Shor (1994 г.) позволит эффективно взламывать большинство используемых сейчас классических криптографических схем. Квантовые криптографические протоколы, безопасность которых основана на законах квантовой физики, обеспечивают уровень защиты, который невозможно достичь при использовании классических криптосистем. Одним из наиболее перспективных направлением в квантовой криптографии является разработка протоколов квантового разделения секрета (Quantum Secret Sharing, QSS). Разделение секрета – термин, использующийся в криптографии для описания любых методов распределения секрета среди нескольких участников. При этом секрет может воссоздать только определенное количество участников не менее определенного числа, у каждого из которых есть своя «доля» информации об этом секрете. Ключевая особенность таких криптографических схем заключается в том, что каждая из «долей» не несет в себе всю информацию о секрете. Одним из первых квантовых протоколов разделения секрета является протокол V. Buzek et al (1999 г.), разработанный на основе использования максимально сцепленного состояния Гринбергера-Хорне-Цейлингера (GHZ). Однако, оригинальный протокол Buzek et al не позволяет «разделять» классический секрет. Мы разработали новую модификацию квантового протокола разделения секрета на основе обобщенного состояния GHZ, которая позволяет «разделять» классический секрет, зашифрованный в виде двоичной последовательности. В докладе будут подробно описаны: разработанная нами новая модификация квантового протокола разделения секрета; квантовые схемы моделирования его выполнения; основные результаты реализации квантовых схем на квантовой программной платформе на основе написанной нами программы на языке Python. В докладе будет также представлен подробный сравнительный анализ эффективности реализации проведенного моделирования выполнения нового квантового протокола QSS на различных квантовых симуляторах и квантовых процессорах.
Темы прошедших семинаров:
-
5 февраля 2025 – Пиле Ян Эрнестович, Лаборатория вычислительной физики НИУ ВШЭ «Доклад по статьям Mingjie Sun, Xinlei Chen, J. Zico Kolter, Zhuang Liu Massive Activations in Large Language Models [1] и Mengxia Yu, De Wang, Qi Shan, Colorado Reed, Alvin Wan The Super Weight in Large Language Models [2].»Подробнее
В статье [1] обнаружен факт наличия в больших языковых моделях типа LLaMA2, Mistral и Mixtral, а также визуальных трансформерах типа CLIP и DINOv2 малого количества (не более 0.01%) больших по модулю (может на 5 порядков превышать средний масштаб внутри сети). Утверждается, что большие по модулю активации выполняют роль параметров смещения в трансформерах, в том числе – непосредственно при вычислении self-attention. В статье [2] показано, что в тех же моделях, что и в [1] аномально большие активации вызываются так называемыми «супер-весами», которые поступают на вход функции активации, при этом на качество модели влияют как сам «супер-вес» так и соответствующая ему «супер-активация», более того – удаление одного веса из миллиардов параметров увеличивает перплексию в 3 раза. Авторы предлагают метод идентификации таких весов, не требующий сборки датасета, а также способ сжатия нейронных сетей с использованием информации о супер-весах.
-
18 декабря 2024 – Суховерхова Диана Дмитриевна, Лаборатория вычислительной физики НИУ ВШЭ «Доклад по статье Huiyao Li, Yu Zhao, and Bo Yang «Scaling behavior of cross-entropy loss in the identification of percolation phase transitions»Подробнее
В статье изучаются перколяционные фазовые переходы на квадратных решетках и в сетях Эрдеша-Реньи с применением сверточных (CNN) и графовых (GCN) нейронных сетей. Авторы оценивали точку фазового перехода p_c и критический показатель корреляционной длины ν. По полученным оценкам делались выводы о надежности классификации. Утверждается, что функция потерь, бинарная кросс-энтропия, имеет масштабируемое поведение вблизи критической точки, а результаты классификации зависят от выбора разметки датасета и слоя уменьшения размерности входного изображения в архитектуре нейронной сети (pooling layer).
- 25 сентября 2024 – Ратников Федор Дмитриевич, к.ф.-м.н., в.н.с., Научно-учебная лаборатория методов анализа больших данных LAMBDA, «Нужен ли физике частиц искусственный интеллект? »Подробнее
Одна из главных задач лаборатории Лямбда на ФКН ВШЭ - адаптация подходов машинного обучения, а.к.а. Искусственного интеллекта, к практическим задачам экспериментальной физики высоких энергий. После многолетнего успешного сотрудничества с экспериментами в ЦЕРН, мы смещаем фокус на эксперименты по исследованию свойств ядерной материи на нуклотроне NICA в ОИЯИ в Дубне, а также на перспективные проекты Супер-чарм-тау фабрик. В презентации мы расскажем о специфике использования машинных методов анализа данных в экспериментальной физике частиц, поделимся успехами, обсудим проблемы, которые еще предстоит преодолеть.
-
17 сентября 2024 – Нурутдинов Айрат Рафкатович, PhD, кафедра системного анализа и информационных технологий Института вычислительной математики и информационных технологий ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет» и "Лаборатория воплощенного искусственного интеллекта" ПАО "Таттелеком" «Нейросетевая архитектура воплощенного интеллекта и примеры ее использования »Подробнее
Изучается биоинспирированная архитектура мозжечка как форма аналоговых вычислительных сетей, способная моделировать сложные физические системы реального мира. В качестве простого примера представлена реализация воплощенного ИИ в виде многокомпонентной модели щупальца осьминога, демонстрирующей потенциал в создании адаптивных физических систем, обучающихся и взаимодействующих с окружающей средой.
-
11 сентября 2024 – Деркач Денис Александрович, PhD, Директор института по прикладным исследованиям и разработкам, ФКН НИУ ВШЭ, «Оптимизации дизайна оборудования методами машинного обучения »Подробнее
24.09.11.МИЭМ (PDF, 3.01 Мб)
Общей проблемой проектирования больших индустриальных систем является трудоёмкость поиска оптимальной рабочей точки, которая позволит снизить затраты на единицу получаемой продукции. Обычной процедурой при этом является оптимизация вручную на основании полной симуляции системы в каждой точке. Большую роль в таком процессе играет экспертное мнение, а размерность пространства решений очень сильно ограничена (это решают, например, отдельно настраивая основные параметры системы, отдельно подстраивая дополнительные надстройки). Такой процесс может привести к субоптимальным показателям производительности системы. Кроме того, он требует большого количества компьютерных ресурсов из-за большого количества требуемых точек оптимизации. Одним из современных способов оптимизации таких систем является применение суррогатного моделирования, то есть построение цифровой модели, которая в ходе моделирования всё более и более уточняется. Для построения таких моделей зачастую используется генеративные модели машинного обучения, описывающие возможные конфигурации системы. В своём докладе я поговорю о результатах применения подобного подхода на примере больших экспериментальных установок в физике частиц, а также современное развитие исследований, связанных с прикладным применением машинного обучения в этой области.
-
24 апреля 2024 – Суховерхова Диана Дмитриевна, стажер-исследователь, лаборатория вычислительной физики МИЭМ НИУ ВШЭ, «Влияние анизотропии при классификации статистических систем с использованием сверточных нейронных сетей» Подробнее
Методами машинного обучения была исследована модель Изинга с анизотропным взаимодействием. Была рассмотрена способность сверточной нейронной сети определять фазовый переход 2-го рода изотропной модели Изинга и обнаруживать тот же переход при других температурах в моделях из того же класса универсальности, но обладающих анизотропными свойствами. Получены следующие результаты: 1) температура фазового перехода наблюдается с существенными отклонениями с ростом анизотропии и 2) критический показатель корреляционной длины, характеризующий класс универсальности модели, найден в соответствии с известными теоретическими результатами.
-
17 апреля 2024 – Будков Юрий Алексеевич, ведущий научный сотрудник Лаборатории вычислительной физики, профессор ДПМ МИЭМ НИУ ВШЭ, «Поверхностное натяжение водных растворов электролитов. Термомеханический подход» Подробнее
Для определения поверхностного натяжения водных растворов электролитов, контактирующих с неполярными диэлектрическими средами, будет применён разработанный нами "термомеханический" подход [P.E. Brandyshev, Y.A. Budkov, Journal of Chemical Physics. 158 (2023), Y. A. Budkov and P. E. Brandyshev, The Journal of Chemical Physics 159 (2023)]. Он предполагает получение тензора напряжений из термодинамического потенциала неоднородной жидкости. Для расчета поверхностного натяжения будет вычислено нормальное и касательное давление, используя компоненты тензора напряжений, полученные в рамках вариационной теории поля. В линейном приближении по электростатическому потенциалу будет выведено аналитическое выражение для поверхностного натяжения. При низких концентрациях ионов, пренебрегая адсорбцией анионов на границу раздела фаз, это выражение даёт известное соотношение Онсагера-Самараса. С помощью одного параметра, связанного со сродством анионов к границе раздела фаз, мы аппроксимируем экспериментальные данные по поверхностному натяжению водных растворов различных солей на границе раздела раствор-воздух и раствор-додекан, охватывая широкий диапазон концентраций электролита.
Доклад основан на результатах работы
Y. A. Budkov, N.N. Kalikin, P. E. Brandyshev, The Journal of Chemical Physics 2024 (in press) https://arxiv.org/abs/2312.10753
-
10 апреля 2024 – Власов Игорь Иванович, зав. Лабораторией Углеродной нанофотоники, Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Базовая кафедра квантовых технологий ВШЭ на базе ИОФ РАН, «Новые оптические свойства алмазных наночастиц, терминированных водородом»
ПодробнееПредставлены основные направления деятельности лаборатории Углеродной нанофотоники, включая разработку источников одиночных фотонов и сенсоров ультралокальных температурных полей на основе флуоресцирующих наноалмазов. Основное внимание уделено результатам исследования оптических свойств наноалмазов (НА) нового поколения, синтезированных из углеводородов при высоком давлении. Поверхность таких НА полностью терминирована атомами водорода, что приводит к появлению поверхностной электропроводности в чистых алмазах. Это уникальное свойство объясняется с помощью модели электрохимического «переносного легирования». Нами обнаружено два новых оптических свойства, связанных с переносным легированием в исследуемых НА: (1) деструктивная интерференция Фано типа между оптическими фононами алмаза и свободными носителями заряда на его поверхности [1], (2) однофотонная узкополосная флуоресценция, объясняемая рекомбинацией донорно-акцепторных пар на поверхности НА [2].
[1] Oleg S. Kudryavtsev, Rustem H. Bagramov, Arkady M. Satanin, Andrey A. Shiryaev, Oleg I. Lebedev, Alexey M. Romshin, Dmitrii G. Pasternak, Alexander V. Nikolaev, Vladimir P. Filonenko, and Igor I. Vlasov "Fano-type Effect in Hydrogen-Terminated Pure Nanodiamond" // Nano Letters, vol. 22, no. 7, p. 2589-2594 (2022) doi:10.1021/acs.nanolett.1c04887
[2] D. G. Pasternak, A. M. Romshin, R. H. Bagramov, A. I. Galimov, A. A. Toropov, D. A. Kalashnikov, V. Leong, A. M. Satanin, O. S. Kudryavtsev, A. L. Chernev, V. P. Filonenko, I. I. Vlasov “Donor-acceptor recombination emission in hydrogen-terminated nanodiamond: Novel single-photon source for room-temperature quantum photonics” // arXiv: https://doi.org/10.48550/arXiv.2310.18822
Статья [1] (PDF, 3.83 Мб)
Статья [2] (PDF, 4.95 Мб)
- 27 марта 2024 - Константинова Елизавета Павловна, стажер-исследователь, лаборатория вычислительной физики МИЭМ НИУ ВШЭ «Алгоритмы численной оценки плотностей распределений геометрических параметров сечений выпуклых многогранников» Подробнее
Твёрдые сплавы на основе карбида вольфрама с кобальтовой связкой широко используются в горнодобывающей промышленности. На микроснимках шлифов твёрдых сплавов изображено сечение микроструктуры плоскостью. Были изучены статистические свойства случайных сечений моделей зёрен сплавов, которые связаны со статистическими свойствами сечения ансамбля зёрен сплава. Предложен метод генерации случайных сечений многогранников. Описан численный алгоритм оценки геометрических параметров в сечениях многогранников случайными плоскостями.
- 20 марта 2024 - Мозоленко Вячеслав Константинович, стажер-исследователь, лаборатория вычислительной физики МИЭМ НИУ ВШЭ, «Blume-Capel model analysis with microcanonical population annealing method» Подробнее
Мы представляем модификацию алгоритма Rose-Machtа [1] и оцениваем плотность состояний для двумерной модели Блюма-Капеля путем параллельного моделирования 10^5 реплик для каждого набора параметров. Проведен конечно-размерный анализ удельной теплоемкости и кумулянтов Биндера, определена критическая температура вдоль критической линии и оценены критические показатели. Полученные результаты хорошо согласуются с результатами, полученными ранее с помощью различных методов, таких как моделирование с использованием методов Монте-Карло, метода Ванга-Ландау, метода трансфер-матрицы и высоко- и низкотемпературных рядов. Результаты моделирования наглядно иллюстрируют типичное поведение удельной теплоемкости вдоль критических линий и через трикритическую точку [2].
[1] N. Rose and J. Machta, Phys. Rev. E 100 (2019) 063304
[2] V. Mozolenko and L. Shchur, Blume-Capel model analysis with microcanonical population annealing method. arXiv:2402.18985 - 14 ноября 2023 - Чертенков Владислав Игоревич, стажер-исследователь,лаборатория вычислительной физики МИЭМ НИУ ВШЭ, доклад по препринту «Unsupervised learning of phase transitions via modified anomaly detection with autoencoders» Подробнее
В препринте [1] авторы показывают применимость нейросетей архитектуры автоэнкодер для исследования критического поведения моделей статистической механики. В статье описан метод анализа на основе функции потерь MSE. Метод применен для нескольких типов фазовых переходов, том числе 1 и 2 рода. Докладчик расскажет о содержании работы с точки зрения методологии проведения исследования и приведет критический анализ подхода авторов. А также, расскажет о своем исследовании, которое пересекается с темой авторов препринта.
[1] Kwai-Kong Ng and Min-Fong Yang (Tunghai University, Taiwan) Unsupervised learning of phase transitions via modified anomaly detection with autoencoders, arXiv:2310.1334 - 18 октября 2023 - Щур Лев Николаевич , д.ф.-м.н., профессор, заведующий лабораторией вычислительной физики МИЭМ НИУ ВШЭ "Обучение с учителем в моделях статистической механики: возможности и ограничения" Подробнее
Известно, что при обучении с учителем возможно определить критическую температуру и критический индекс корреляционной длины. Нами был предложен конечномерный анализ вариации выхода нейронной сети для определения этих величин [1]. Точность такого их извлечения сравнима с точностью их извлечения традиционным методом без машинного обучения. С использованием этой методики проведен тест с перекрестным обучением. Именно, сеть обучалась на изотропной модели Изинга (общепринятая модель для проверки новых методов) и тестирование проводилось на анизотропных моделях Изинга, как с ферромагнитной анизотропией, так и с антиферромагнитной анизотропией. Такой подход позволяет надежно определять критический показатель (универсальная величина), но не позволяет определять критическую температуру (не универсальная величина). Доклад планируется начать с краткого введения в теорию фазовых переходов второго рода, в методы конечномерного анализа результатов численного эксперимента и в методы машинного обучения.
[1] Chertenkov V. , Burovski E., Shchur L. Finite-size analysis in neural network classification of critical phenomena // Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 2023. Vol. 108. No. 3. Article L032102. doi
- 4 октября 2023 - Граничин Олег Николаевич, д.ф.-м.н., профессор, кафедра системного программирования математико-механического факультета СПбГУ - «Мультиагентное адаптивное управление в сетевых динамических системах с применением к группам робототехнических устройств в условиях неопределенностей» Подробнее
Аннотация: Современные исследования теоретических вопросов адаптивного сетевого управления в изменяющейся динамической среде актуализируют развитие методов адаптивного мультиагентного управления в условиях неопределенностей и существенных внешних возмущений. Проблемы управления сетевой системой осложняются динамическим изменением ее характеристик из-за наличия внутренних процессов взаимодействия. Современные технологии позволяют наблюдать и управлять процессами внутри сетевой системы. Модели элементарных компонентов сложных систем, состоящих из больших групп миниатюрных агентов, очень сложны для управления из-за технологических барьеров и колоссальной сложности задач ввиду их огромной размерности. На уровне элементарных компонентов систем во многих приложениях невозможно верифицировать модели движения агентов с традиционно высокой степенью точности из-за их миниатюризации и высокой частоты управляющих воздействий. Появление/изменение кластеров (подгрупп агентов) привносит дополнительные факторы неопределенности в систему управления группами роботов, определяемые динамическими и пространственными характеристиками образующихся/изменяющихся кластеров. В докладе анализируется новый подход для адаптивного управления сетевыми динамическими системами, основанный на синтезе законов управления на трех уровнях - микро- (соответствует элементам сети - агентам), макро- (уровень системы в целом) и мезо- (уровень кластеров, подгрупп элементов). Основной фокус доклада направлен на методы децентрализованного управления в сложных мультиагентных динамических системах, которое основывается на локальных коммуникациях. При этом важную роль в синтезе законов управления играют процессы самоорганизации в сложных роботизированных мультиагентных сетевых динамических системах. Самоорганизация в таких системах обеспечивается вычислительно сверхэкономными алгоритмами автономной навигации, следующих парадигме непосредственной реакции каждого элемента системы (агента) на свои сенсорные данные о текущей ситуации и соответствующие данные от ограниченного числа его соседей (локальные коммуникации). Вместе с тем на макроуровне эти алгоритмы обеспечивают определенные гарантии достижения поставленной общей цели. - 21 июня 2023 - предварительное обсуждение (предзащита) кандидатской диссертации по прикладной математике Гуськовой Марии Сергеевны «Моделирование движения капли в ограниченной геометрии» Подробнее
Рецензенты:
1. к.ф.-м.н. Руссков Александр Алексеевич, с.н.с. Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН
2. д.ф.-м.н. Будков Юрий Алексеевич, профессор Департамента прикладной математики МИЭМ НИУ ВШЭ.
- 31 мая 2023 - предварительное обсуждение (предзащита) кандидатской диссертации по прикладной математике Марины Александровны Фадеевой «Исследование свойств алгоритма Ванга-Ландау». Подробнее
Научный руководитель: д.ф.-м.н. Щур Лев Николаевич, профессор департамента прикладной математики МИЭМ НИУ ВШЭ
Рецензенты:
1. к.ф.-м.н. Руссков Александр Алексеевич, с.н.с. Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН2. PhD Буровский Евгений Андреевич, доцент департамента прикладной математики МИЭМ НИУ ВШЭ.
- 24 мая 2023 – Сатанин Аркадий Михайлович , профессор МИЭМ НИУ ВШЭ
Доклад по статье M. Biled, et al, "Schrödinger cat states of a 16-microgram mechanical oscillator", Science 380, 274–278 ПодробнееПрезентация (PDF, 2.51 Мб)
В статье утверждается об экспериментальном факте наблюдения эффекта кота Шредингера в массивной системе. Факт наблюдения квантового эффекта дуализма волна-частица в массивной системе удивителен. Мы хотим разобраться в том, что именно измерено в эксперименте и правильна ли трактовка. - 17 мая 2023
- ДПМ МИЭМ ВШЭ - "Применение второй теоремы Нетер для получения тензора напряжений в неоднородных ионных жидкостях"
17.00 - 17.40 – Пономарев Евгений Сергеевич,
- Центр прикладного искусственного интеллекта Сколковского института науки и технологий - "Ускорение, сжатие и усовершенствование нейросетевых алгоритмов классификации и распознавания объектов на изображении и в видеопотоке"
- 26 апреля 2023 Кардымон Ольга Леонидовна, Институт искусственного интеллекта "AIRI", ВШЭ - "Методы обработки естественного языка для работы с последовательностями ДНК и белков" Подробнее
В докладе будут представлены методы обработки естественного языка (NLP), используемые для решения биологических задач, возникающих из последовательностей нуклеотидов в ДНК и аминокислот в белках
- 22 марта 2023
- доцент Департамента математики Факультета экономических наук НИУ ВШЭ - "Обзор некоторых новых результатов в теории управления классическими распределенными системами и системами с интегральной памятью"
17.10 - 17.40 Васильева Виктория - НИУ ВШЭ
- - "Моделирование ионной жидкости в заряженной щелевидной поре в рамках теории самосогласованного поля"
- 15 марта 2023
- , ДКИ МИЭМ НИУ ВШЭ - "Открытое программное обеспечение Blender. Основные возможности и программные модули для визуализации трехмерных сцен"
- 1 марта 2023
- , ДПМ МИЭМ НИУ ВШЭ - "Нелинейная динамика и гиперхаос в двух биофизических моделях связанных нелинейных осцилляторов"
- 15 февраля 2023
- , доцент, старший научный сотрудник Департамента математики Факультета экономичеких наук НИУ ВШЭ -
- Сингулярное и гиперболическое сингулярное разложения при исследовании уравнений Янга – Миллса"
- 2022
- 9 марта 2022
Алаасам Амир Басим Абдуламир (Кафедра системного программирования, Высшая школа электроники и компьютерных наук, Южно-Уральский государственный университет ФГАОУ ВО ЮУрГУ – "Модели, методы и алгоритмы обработки потоков данных в туманных вычислительных средах" Подробнее
Презентация (PDF, 1.72 Мб) Видеозапись
- 16 февраля 2022
Каграманян Давид (студент 4-го курса, МИЭМ) – "Автокодировщики. От простого к сложному." Подробнее
- 2021
- 24 ноября 2021
Осинский Александр – "Aggregation and fragmentation kinetics in non-uniform systems" (Кинетика аггрегации и фрагментации в неоднородных системах) Подробнее
- 27 октября 2021
Дмитрий Антонов, ДПМ МИЭМ НИУ ВШЭ – "Влияние различий в стратегиях на динамическое состояние в эволюционных играх" Подробнее
- 16 июня 2021
Всеволод Никольский, аспирант, научный сотрудник Международной лаборатории суперкомпьютерного атомистического моделирования и многомасштабного анализ, МИЭМ НИУ ВШЭ - "ГПУ-алгоритм расчета четырехточечной модели воды TIP4P и вопросы переносимости производительности алгоритма c использованием CUDA, HIP и OpenCL" Подробнее
- 2 июня 2021
Youjin Deng, Professor, University of Science and Technology of China "Loop-Cluster Coupling and Algorithm for Classical Statistical Models" Подробнее
Based on the article Lei Zhang, Manon Michel, Eren M. Elçi, and Youjin Deng – Physical Review Letters 125, 200603 (2020)
- 26 мая 2021
Faming Liang, Professor, Purdue University, USA "Replica Exchange Stochastic Gradient MCMC with variance reduction" Подробнее
Based on arXiv:2009.05119.
- 19 мая 2021
Maxim A. Metlitski, Assistant Professor of Physics, Massachusetts Institute of Technology, USA "Boundary criticality of the O(N) model in d = 3 critically revisited" Подробнее
It is known that the classical O(N) model in dimension d > 3 at its bulk critical point admits three boundary universality classes: the ordinary, the extra-ordinary and the special. The extraordinary fixed point corresponds to the bulk transition occurring in the presence of an ordered boundary, while the special fixed point corresponds to a boundary phase transition between the ordinary and the extra-ordinary classes. While the ordinary fixed point survives in d = 3, it is less clear what happens to the extra-ordinary and special fixed points when d = 3 and N is greater or equal to 2. I'll show that formally treating N as a continuous parameter, there exists a critical value Nc > 2 separating two distinct regimes. For N < Nc the extra-ordinary fixed point survives in d = 3, albeit in a modified form: the long-range boundary order is lost, instead, the order parameter correlation function decays as a power of log r. For N > Nc there is no fixed point with order parameter correlations decaying slower than power law. I'll discuss how these findings compare to recent Monte-Carlo studies of classical and quantum spin models with SO(3) symmetry.
Based on arXiv:2009.05119.
Презентация (PDF, 12.20 Мб)
- 22 апреля 2021
Sebastiano Pilati, University of Camerino "Boosting classical and quantum Monte Carlo simulations using generative neural networks" Подробнее
In the first part, I will show how a shallow generative network named restricted Boltzmann machine can be used as a guiding wave-function in projective QMC simulations. By training it via unsupervised learning, one can implement a self-learning QMC algorithm, allowing eliminating the population control bias. The implications of these findings in the context of adiabatic quantum computing -- whereby quantum annealing is used to tackle hard combinatorial optimization problems -- will be discussed.
In the second part, I will show that autoregressive neural networks can be trained to approximate the Boltzmann distribution of classical spin glass models, and then used as remarkably efficient proposal generators within the Metropolis-Hastings algorithm. A sequential tempering procedure to reach the low-temperature regime will be described. As an outlook, the possible use in combination with (noisy) physical quantum annealers will be discussed.
References:
1. S. Pilati, E. Inack, P. Pieri, “Self-learning projective quantum Monte Carlo simulations guided by restricted Boltzmann machines”, Physical Review E 100, 043301 (2019).
2. S. Pilati, P. Pieri, “Simulating disordered quantum Ising chains via dense and sparse restricted Boltzmann machines”, Physical Review E 101, 063308 (2020).
3. B. McNaughton, M. V. Milošević, A. Perali, and S. Pilati, “Boosting Monte Carlo simulations of spin glasses using autoregressive neural networks”, Physical Review E 101, 053312 (2020).
Презентация (PDF, 10.31 Мб)
- 7 апреля 2021
Будков Юрий Алексеевич, доктор наук, профессор МИЭМ НИУ ВШЭ « О функциях распределения звездообразных гауссовых полимеров» Подробнее
- 31 марта 2021
Громов Василий Александрович, д. ф.-м. н., профессор, Департамент анализа данных и искусственного интеллекта ФКН НИУ ВШЭ «Прогнозирование за горизонтом прогнозирования: хаотические ряды и прогнозирование на много шагов вперёд» Подробнее
В докладе рассматривается новый подход к прогнозированию хаотических временных рядов на много шагов вперёд. Используя обобщённые z-вектора, составленные из непоследовательных наблюдений, мы получаем для каждой точки (промежуточной или той, в которой необходимо получить прогноз) достаточно большое число возможных прогнозных значений. Исследуя такое множество возможных прогнозных значений, мы получаем ответ на вопрос, возможно ли получение единого прогнозного значения на основе элементов этого множества, – если нет, то точка считается непрогнозируемой и исключается из дальнейшего рассмотрения. Концепция непрогнозируемых точек позволило получить новую формулировку задачи прогнозирования на много шагов вперёд: с одной стороны, мы хотим минимизировать число непрогнозируемых точек, с другой, - среднюю ошибку на прогнозируемых. Предлагается несколько алгоритмов идентификации непрогнозируемых точек, рассматриваются результаты для стандартных (ряд Лоренца) временных рядов. Здесь установлено, что доля непрогнозируемых точек растёт экспоненциально с ростом числа шагов вперёд, на которое необходимо получить прогноз, но не достигает 100%; при этом ошибка на точках, которые алгоритм, идентифицирует как прогнозируемыми, остаётся достаточно малой и близкой к постоянной. Указанное обстоятельство позволило получить прогноз на число шагов вперёд, сравнимое с горизонтом прогнозирования.
Презентация (PPTX, 9.07 Мб)
- 24 марта 2021
- доктор наук, профессор МИЭМ НИУ ВШЭ -- доклад по теме статьи “Macroscopic dynamics through coarse-graining: A solvable example” (A.N. Gorban и I.V. Karlin, PhysRevE.65.026116.2002).
Подробнее
Будет проиллюстрировано применение общей флукутационно-диссипативной формулы [A. N. Gorbanet al., Phys. Rev. E 63, 066124 2001] на примере простой линейной кинетической модели [H. P. McKean, J. Math. Phys.8, 547, 1967], описывающей одномерную кинетику частиц со скоростями +/- 1. Будет показано, каким образом на основе микроскопических кинетических линейных уравнений в частных производных построить макроскопическую динамику плотности частиц на “гидродинамическом” этапе эволюции системы (по работе Gorban, Karlin, PRE 65, 026116, 2002).
- 10 марта 2021
- (ДПМ МИЭМ НИУ ВШЭ) "Неадиабатические фазовые переходы с нарушенной киральной инвариантностью"
Подробнее
Рассматривается задача о неадиабатическом квантовом фазовом переходе в одномерной модели Изинга с поперечным полем, линейно зависящем от времени и двумя спинами в элементарной ячейке. Показано, что в почти адиабатическом пределе возбуждения на одной из подрешеток подавлены экспоненциально, что открывает возможность когерентой "фильтрации" квазичастиц различных видов. --- по работе B. Yao et al, Nonadiabatic phase transitions with broken chiral symmetry, Phys Rev Lett, 126, 070602 (2021).
- 24 февраля 2021
Файзуллина Камилла
- (магистратура «Суперкомпьютерное моделирование в науке и инженерии», МИЭМ НИУ ВШЭ) "Модель Изинга на полимерной цепочке"
Подробнее
- 17 февраля 2021
Каграманян Давид и Камалова Даяна (ДПМ МИЭМ) "Поиск методов предобработки фотографий микроструктур твердых сплавов для дальнейшего определения характеристик при помощи глубокого обучения" Подробнее
- 2020
- 5 ноября 2020
Антонов Дмитрий (ДПМ МИЭМ) "Морфологические переходы при суперкритической обобщенной перколяции и движущиеся интерфейсы в среде с замороженным беспорядком" по статье Morphological transitions in supercritical generalized percolation and moving interfaces in media with frozen randomness, P.Grassberger, ArXiv:1909.11758(2019) Подробнее
- 28 октября 2020
Парадеженко Георгий (Сколковский институт науки и технологий) "Методы вычисления магнитных характеристик в динамической теории спиновых флуктуаций" Подробнее
- 26 августа 2020
Елизавета Зипунова (ИПМ им. М.В. Келдыша) "Применение регуляризации для модификации метода Particles-on-Demand" Подробнее
При решении задач моделирования гидро- и газо- динамики с успехом применяется метод решёточного уравнения Больцмана (LBM). Однако применимость классического метода решеточных уравнений Больцмана ограничена задачами с малыми скоростями потока и при изотермических условиях. В 2018 году научной группой Ильи Карлина был предложен метод решения дискретного уравнения Больцмана Particles-on-Demand (PonD), альтернативный LBM, свободный от указанных ограничений. Это достигается за счёт введения перекалибровки дискретных функций распределения из условия инвариантности гидродинамических моментов относительно выбора переменной интегрирования. При перекалибровке для каждой точки шаблона требуется обращение матрицы QxQ. Таким образом схема требует большого числа вычислений. В данной работе был разработан и протестирован новый подход к операции переноса схемы PonD, позволяющий ускорить расчеты без потери точности. Результаты, полученные данной схемой сравнивались с результатами полученными PonD и LBM на ряде постановок. Показано значительное уменьшение числа операций и времени расчетов.
- 15 апреля 2020
Н. И. Хохлов (д.ф.-м.н., зав. Кафедрой информатики МФТИ) - "Моделирование распространения динамических волновых возмущений в гетерогенных средах на высокопроизводительных вычислительных системах." Презентация (PDF, 8.18 Мб)
- 8 апреля 2020
Е. А. Буровский (Ph.D., доцент ДПМ МИЭМ), Д.А. Антонов (студент 2-го курса МИЭМ) - "Пространственно-распределенные эволюционные игры с нелокальной информацией: среднее поле." Презентация (PDF, 4.19 Мб) Подробнее
Мы изучаем класс моделей пространственно-распределенных эволюционных игр, основанных на Дилемме Заключенного. В классической игре Новака-Мэя, агенты используют информацию о поведении своих ближайших соседях. В данной работе рассматривается вариант игры, в которой агенты, наряду с ближайшими соседями, используют нелокальную информацию о состоянии игрового поля в целом --- ``среднее поле'' --- в роли которого выступает средняя плотность игроков-кооператоров. Оказывается, что введение такой нелокальной модификации игры приводит к качественным изменениям поведения модели. В частности, кардинально меняется картина стационарных состояний игры на больших временах.
- 2019
- 18 декабря 2019
С.Ю. Артамонов - "Новые аспекты в теории приближений и теории функциональных пространств" Подробнее
В докладе обсуждается одна из главных задач конструктивной теории функций: задача зависимости между структурными характеристиками функции и качеством приближения (скорость стремления к нулю ошибки приближения) в шкале пространств с интегральной метрикой. В качестве приложения рассматривается задача описания пространств Бесова в терминах аппроксимационной ошибки методов приближения.
- 11 декабря 2019
- Л.Ф. Зиганурова - "Изучение моделей виртуальных времен в алгоритмах параллельного моделирования дискретных событий" Подробнее
Метод параллельного дискретно-событийного моделирования (PDES, Parallel Discrete Event Simulation) – это универсальный метод, который позволяет выполнять практически любую задачу моделирования на параллельном или распределенном компьютере. В основе метода лежит концепция виртуальных времен. Каждый параллельный логический процесс имеет свое локальное виртуальное время (ЛВВ), которое служит для синхронизации вычислений. Для обеспечения правильного порядка выполнения событий разработаны механизмы синхронизации, которые классифицируются на консервативные, оптимистические и алгоритмы Freeze-and-Shift.
В работе исследуются модели локальных виртуальных времен в алгоритмах синхронизации PDES для различных топологий взаимодействия параллельных процессов. В рамках этих моделей профиль локальных виртуальных времен описывается двумя характеристиками: средним значением ЛВВ и средней шириной профиля (среднеквадратичным отклонением), которые соотносятся с утилизацией процессорного времени и степенью рассинхронизации времен процессов, соответственно.
Будут обсуждены основные результаты исследования. Во-первых, будет показано, что модель локальных времен для консервативного алгоритма на регулярной топологии может быть отнесена к классу универсальности Кардара-Паризи-Жанга, а модель для оптимистического алгоритма – к классу универсальности направленного протекания. Во-вторых, я покажу, что наличие даже небольшого числа дополнительных удаленных коммуникаций между параллельными процессами существенно влияет на поведение профиля ЛВВ. И в заключение доклада рассмотрим, как соотносится модель для оптимистического алгоритма с результатами экспериментальных данных на примере моделирования системы коммуникационной сети на симуляторе ROSS.
- 4 декабря 2019
В.А. Гордин (д.ф.-м.н., профессор, факультет экономических наук НИУ ВШЭ) - "Компактные разностные схемы" Презентация (PDF, 1.69 Мб) Подробнее
Для аппроксимации дифференциального уравнения Lu=f разностным обычно аппроксимируют оператором A оператор L и решают уравнение в пространстве функций на сетке: Au=f. Для высокого порядка аппроксимации можно использовать большие шаблоны. Тогда придется обращать матрицу с большим числом ненулевых элементов и вводить дополнительные (по сравнению с дифференциальной задачей), а значит, нефизичные граничные условия.
Компактная аппроксимация парой разностных операторов Au=Pf позволяет обеспечить более высокий порядок аппроксимации без увеличения размеров шаблона, поскольку в двух разностных операторах A, P больше степеней свободы для оптимизации аппроксимации. В терминах образов Фурье (для операторов с постоянными коэффициентами) речь идет о переходе от кольца многочленов Лорана от функций $exp( i\xi h)$ к полю отношений (к рациональным функциям от экспонент $exp(\pm i\xi h)$).
Компактная аппроксимация на трехточечном шаблоне первой или второй производной обеспечивает 4-й порядок аппроксимации.
Компактные схемы можно обобщить на случай уравнений с переменными (в том числе разрывными) коэффициентами и на некоторые типы нелинейных дифференциальных уравнений; на уравнения в частных производных; на задачи типа Штурма – Лиувилля.
Численные эксперименты подтверждают эффективность подобных алгоритмов.
- 20 ноября 2019
Д. Иванков - "Поиск эпистаза в экспериментальных данных, полученных случайным мутагенезом." Презентация (PDF, 4.70 Мб) Подробнее
Дмитрий Иванков (к.ф.-м.н., старший преподаватель, Центр наук о жизни, Сколковский институт науки и технологий)
Аннотация
Эволюционный процесс можно представить как набор траекторий в многомерном дискретном пространстве генотипов, где для каждой точки-генотипа определены фенотип и приспособленность. Голубой мечтой всей эволюционной биологии является способность предсказывать фенотип и приспособленность по генотипу. Это проще сделать, если ожидаемый эффект мутации одинаковый вне зависимости от генетического контекста, в котором эта мутация сделана. Однако, в большинстве случаев наблюдаются зависимость мутации от генетического контекста, явление, называемое эпистазом. Для изучения эпистаза исследователи случайным образом производят множество мутантных вариантов генов, которые рассеяны по малой части пространства генотипов, и измеряют для каждого генотипа фенотип и/или приспособленность. Для определения эпистаза важно найти все гиперкубы и гиперпрямоугольники в экспериментальных данных, у которых для всех вершин-генотипов измерен фенотип и/или приспособленность. Наша задача состояла в разработке алгоритма, который эффективно находил бы все такие комбинаторно полные наборы в экспериментальных данных. В самом большом на текущий момент экспериментальном наборе данных, состоящем из 721791 генотипов, мы нашли все 199847053 гиперкуба, 88% которых размерности три и выше.
- 30 октября 2019
А.М. Сатанин - "Кросс-энтропия как мера квантового превосходства зашумленных процессоров" Презентация (PPT, 6.25 Мб) Подробнее
Докладчик:
Сатанин Аркадий Михайлович
(д.ф.-м.н., профессор, МИЭМ НИУ ВШЭ, Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л. Духова)
Аннотация
На предыдущем семинаре Л.Н.Щур изложил основное содержание работы: «Quantum supremacy using a programmable superconducting processor», Frank Arute et al., опубликованной в журнале Nature, Vol 574, pp. 505-511 (doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5), и наметил программу по детальному изучению её сути. Как известно, данная работа вызывает много вопросов и критических возражений. В докладе планируется продолжить разбор работы Frank Arute et al. Сначала мы напомним кратко основные понятия и термины, которые лежат в основе работы квантовых компьютеров: кубит, квантовые корреляции (“перпутывание”- entanglement), квантовые зашумленные процессоры, квантовое превосходство и т.д. Далее речь пойдет об использовании перекрестной энтропии (кросс-энтропии) для характеризации работы зашумленных процессоров.
- 16 октября 2019
А.С. Бодрова - "Resetting processes with non-instanteneous return" Подробнее
Докладчик:
Бодрова Анна Сергеевна
(к.ф.-м.н., доцент Депаратамента прикладной математики МИЭМ)
Аннотация
Sometimes while searching for a goal one can go in a completely wrong direction and it may be useful to return back to the initial point and start from the beginning. This behavior can be modeled by a stochastic process, which is interrupted by a random resetting to the initial condition. Examples of such processes are found in many fields such as chemistry, biology, ecology and computer science. In computer science random walks with stochastic restarts turn out to be a useful strategy to optimize search algorithms in hard computational problems. The organisms use stochastic resetting or switching between different phenotypic states to adapt to fluctuating environments. The movements of foraging animals usually involve a local diffusive search for food, interrupted by long-range nonlocal resetting moves to relocate to other areas as well as to return to their nests, followed by restarting the search process. In all previous studies resetting has been considered as an abrupt event, when the particle instanteneously teleports to the initial point and starts its motion again. This behavior is, however, unphysical, expecially if one considers the motion of the animals or the robotic vacuum cleaner, returning to the base. We take into account the finitness of the velocity of the return process and calculate the corresponding probability distribution function, mean squared displacement and first passage time.
- 9 октября 2019
С.А. Матвеев "Параллельные реализации разностных схем для решения уравнений агрегационной кинетики" Презентация (PDF, 752 Кб) Подробнее
Докладчик:
Матвеев Сергей Александрович
(к.ф.-м.н., Сколковский институт науки и технологий, Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering)
Аннотация
В докладе будут представлены несколько параллельных реализаций алгоритмов решений уравнений агрегационной кинетики и представлены результаты по их тестированию на нескольких суперкомпьютерах. В частности, будет показана хорошая гибридная масштабируемость разностных алгоритмов численного решения пространственно-неоднородных уравнений агрегационной кинетики. Отдельное внимание будет уделено анализу ускорений выполнения одномерного Фурье-преобразования с использованием параллельных компьютеров с использованием библиотеки Intel MKL на CPU.
- 2 октября 2019
В.Л. Щур - "On the distribution of tract lengths during adaptive introgression" Презентация (PDF, 1.00 Мб)
Подробнее
Докладчик:
Щур Владимир Львович
(к.ф.-м.н., доцент департамента прикладной математики, МИЭМ)
Аннотация
Admixture is increasingly being recognized as an important factor in evolutionary genetics. The distribution of genomic admixture tracts, and the resulting effects on admixture linkage disequilibrium, can be used to date the timing of admixture between species or populations. However, the theory used for such prediction assumes selective neutrality despite the fact that many famous examples of admixture involve natural selection acting for or against admixture. In this paper, we investigate the effects of positive selection on the distribution of tract lengths. We develop a theoretical framework that relies on approximating the trajectory of the selected allele using a logistic function. By numerically calculating the expected allele trajectory, we also show that the approach can be extended to cases where the logistic approximation is poor due to the effects of genetic drift. Using simulations, we show that the model is highly accurate under most scenarios. We use the model to show that positive selection on average will tend to increase the admixture tract length. However, perhaps counter-intuitively, conditional on the allele frequency at the time of sampling, positive selection will actually produce shorter expected tract lengths. We discuss the consequences of our results in interpreting the timing of the introgression of EPAS1 from Denisovans into the ancestors of Tibetans.
- 26 сентября 2019
Аттестация аспирнатов
Докладчики:
Гуськова Мария - "Моделирование движения капли в ограниченной геометрии"
Зиганурова Лилия - "Анализ глобального времени в алгоритмах параллельного моделирования дискретных событий"
Клименкова Ольга - "Алгоритмы с переменным размером шага для моделирования процесса случайного блуждания на плоскости"
Фадеева Марина - "Исследование алгоритмов моделирования методом Монте-Карло"
- 18 сентября 2019
Ю.А. Будков - "Статистическая теория растворов молекул со сложной электрической структурой: приложение к растворам полярных молекул" Презентация (PPTX, 2.43 Мб) Подробнее
Докладчик:
Будков Юрий Алексеевич
(д.ф.-м.н., к.х.н., доцент департамента прикладной математики, МИЭМ, НИУ ВШЭ и заведующий лабораторией Структуры и динамики молекулярных и ион-молекулярных растворов ИХР РАН)
Аннотация
В докладе будут обсуждены последние результаты автора, касающиеся построения систематической теории растворов молекул со сложной внутренней электрической структурой. В первой части доклада будет обсуждена теоретико-полевая модель солевого раствора полярных молекул, описывающихся как димеры из равных по модулю и противоположных по знаку точечных зарядов, расположенных друг от друга на флуктуирующих расстояниях. Здесь же будет показано, как обобщить модель на случай солевых растворов многополярных молекул, и какие новые эффекты по сравнению с растворами полярных молекул имеют место в таких растворах. Во второй части мы обсудим теоретико-полевую модель растворов полярных молекул, способных образовывать цепные кластеры по механизму “голова-хвост”. Будет показано, что образование цепных кластеров при достаточно большой константе ассоциации и при достаточно низких температурах стабилизирует раствор, препятствуя наступлению фазового разделения. В третьей части доклада, мы построим наиболее общую модель растворов электрически нейтральных молекул с произвольным внутренним распределения заряда, учитывающую не только электростатические взаимодействия между заряженными центрами молекул, но и их стерические взаимодействия. В качестве приложения общей модели будет исследовано фазовое поведение раствора полярных молекул с гауссовым кором, который может описывать разбавленные и полуразбавленные растворы полимерных клубков с большим дипольным моментом, к которым, прежде всего, можно отнести растворы белков с неупорядоченной внутренней структурой.
- 11 сентября 2019
Е.А. Буровский - Спиновые модели и локальные алгоритмы моделирования Монте-Карло" Презентация (PDF, 2.20 Мб) Подробнее
Докладчик:
Буровский Евгений Андреевич
(PhD, доцент Депаратамента прикладной математики МИЭМ)
Аннотация
Изучены некоторые свойства методов Монте-Карло в применении к моделированию классических спиновых моделей. Получены аналитические выражения для средних значений вероятности принятия конфигурации (т. е., доли удачных попыток переворота спина) для одномерной модели Изинга. Для алгоритма Метрополиса среднее значение вероятности оказывается линейной функцией энергии. Вычислительными экспериментами получены зависимости среднего значения вероятности от энергии для модели Поттса с 3 и 4 состояниями, а также модели XY для одномерной цепочки и двумерной квадратной решетки. Также изучена связь вторых моментов вероятности перехода и энергии (т. е. удельной теплоемкости модели).
- 13 февраля 2019
А.С. Бодрова - "Brownian motion with time-dependent diffusion coefficient"
Презентация Подробнее
Докладчик:
Бодрова Анна Сергеевна
(к.ф.-м.н., научный сотрудник, Skolkovo Institute of Science and Technology)
Аннотация
We investigate a new type of anomalous diffusion processes governed by an underdamped Langevin equation with time-dependent diffusion and friction coefficients and discuss possible applications to real physical systems. Brownian motion with time-dependent diffusion coefficient is ubiquitous in nature. It has been observed for the mobility of proteins in cell membranes, motion of molecules in porous environment, water diffusion in brain measured in terms of magnetic resonance imaging and also in media with time-dependent temperature such as free cooling granular materials or melting snow. We investigate mean-squared displacement and probability distribution function of particles as main characteristics of the process and show that for certain range of parameter values the overdamped limit for the Langevin equation does not exist. We also investigate the Brownian motion with time-dependent diffusion coefficient with resetting. In this case the dynamics of the system is interrupted and recommenced at random times from the initial condition. We show that random resetting fundamentally changes the properties of the diffusion process.
- 23 января 2019
В.В. Стегайлов - "Суперкомпьютерное многомасштабное моделирование: эффективность аппаратного обеспечения, масштабируемость параллельных алгоритмов и работа с большими данными" Презентация Подробнее
Докладчик: Стегайлов Владимир Владимирович (д.ф.-м.н., профессор ВШЭ и МФТИ, заведующий отделом Объединенного института высоких температур РАН, ведущий научный сотрудник Международной лаборатории суперкомпьютерного атомистического моделирования и многомасштабного анализа ВШЭ, заведующий Лабораторией суперкомпьютерных методов в физике конденсированного состояния МФТИ, лауреат премии Президента России для молодых ученых в области науки и инноваций за 2015 год.)
Аннотация
В докладе будет рассказано о проблемах и перспективах развития суперкомпьютерных технологий для решения задач математического моделирования.
Обсуждение аппаратного обеспечения суперкомпьютеров сопряжено с вопросами сбалансированности новых типов микропроцессоров, перехода от CPU к GPU архитектурам, энергоэффективности суперкомпьютеров, возможности практического использования отечественной элементной базы суперкомпьютеров и эффективности работы суперкомпьютерных центров коллективного пользования.
Вопросы масштабируемости параллельных алгоритмов напрямую связаны с главным предназначением суперкомпьютеров – ускорением решения конкретных вычислительных задач. Использование существующих суперкомпьютеров петафлопсного уровня производительности и переход к экзафлопсным системам представляет собой серьезный вызов по отношению к разработке новых параллельных алгоритмов. В докладе будут приведены примеры достижимых сегодня пределов параллельной масштабируемости конкретных приложений.
Сверхбольшие вычислительные системы генерируют сверхбольшие объемы данных. Хранение и работа с такими объемами информации представляет собой важную научно-технологическую проблему. В качестве иллюстрации, в докладе будут приведены примеры исследования реальной производительности параллельных файловых систем.
- 2018
- 19 сентября 2018
Р.Ш. Ихсанов - "Использование пакета Mathcad в курсе теоретической механики"
Презентация Подробнее
( Cовместный семинар с НУГ «Моделирование коллективных явлений в системах многих частиц»)
Докладчик: Ихсанов Ренат Шамильевич (Департамент электронной инженерии МИЭМ НИУ ВШЭ, к. ф.-м. н., доцент)
Аннотация
На семинаре будет сделан обзор типичных задач, которые встречаются в университетском курсе теоретической механики, и которые решены при помощи численного моделирования в пакете Mathcad. Такой подход позволяет "оживить" задачу и посмотреть на динамику механической системы "вживую", в виде графиков и анимации. К сожалению, эта стадия, как правило, не достигается в стандартном курсе теоретической механики, в котором решение доводится в лучшем случае до квадратур (неберущихся интегралов) и интегралов движения (сохраняющихся величин). На семинаре будут разобраны такие задачи, как движение материальной точки по кривым и поверхностям (как стационарным, так и деформируемым), прецессия и нутация гироскопа, эффект гайки Джанибекова, различные режимы движения маятника под воздействием внешней силы и др.
В.В. Кореньков - "Тенденции развития распределенных вычислений и аналитики Больших данных"
Презентация Подробнее
Докладчик: Кореньков Владимир Васильевич (Директор ЛИТ ОИЯИ, зав. кафедрой "Распределенные информационно-вычислительных систем" университета "Дубна", руководитель лаборатории облачных вычислений и аналитики Больших данных РЭУ им. Плеханова)
Аннотация
В настоящее время активно развиваются глобальные распределенные вычисления и технологии Больших данных, которые играют огромную роль в повышении эффективности научных исследований и образования, внедрении интеллектуальных цифровых технологий в экономике, медицине, государственном управлении и других сферах. В докладе представлены классификация, концепция, анализ применения и перспективы развития технологий распределенных вычислений (кластерные, грид, облачные, гетерогенные) и их интеграция для решения глобальных масштабных задач. Особое внимание в докладе уделено различным аспектам развития технологий машинного обучения и аналитики Больших данных, а также анализ опыта внедрения этих технологий для решения широкого класса задач.
- 5 сентября 2018
Л.Ю. Бараш - "Явления, происходящие при испарении капель жидкостей и коллоидных растворов"
Презентация Подробнее
Докладчик: Бараш Лев Юрьевич (НИУ ВШЭ, Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау, к. ф.-м. н., доцент)
Аннотация
В докладе будет сделан обзор результатов автора по изучению гидродинамики испаряющихся капель капиллярного размера, лежащих на твердой подложке, а также некоторых других результатов в этой быстро развивающейся области исследований, таких как методы подавления эффекта кофейных колец, обнаружение гидротермальных волн в испаряющихся каплях, образование наноструктур при испарении капель коллоидных растворов.
При помощи детального компьютерного моделирования показано, что конвекция Марангони, индуцируемая неоднородным распределением температуры в капле и в подложке, может привести к разному количеству, ориентации и пространственному положению вихрей в капле, в зависимости от теплопроводности и от толщины подложки, от контактного угла, а также от параметров жидкости. Полученные результаты показывают, что конвекция жидкости в испаряющейся капле может контролироваться при помощи выбора подложки с подходящими свойствами [1]. Найдены стадии динамики конвекции Марангони в испаряющейся капле, характеризующихся числом вихрей в капле и их пространственным расположением в ней. На ранней стадии образуется дорожка приповерхностных вихрей. Также, проведен учет отклонения формы лежащей капли от сферической формы, а также нестационарных эффектов в диффузии пара [2].
[1] L.Yu. Barash, Dependence of fluid flows in an evaporating sessile droplet on the characteristics of the substrate, International Journal of Heat and Mass Transfer, 84, 419-426 (2015);
[2] L.Yu. Barash, T.P. Bigioni, V.M. Vinokur, L.N. Shchur, Evaporation and fluid dynamics of a sessile drop of capillary size, Physical Review E 79, 046301 (2009);
[3] L.Yu. Barash, Marangoni convection in an evaporating droplet: Analytical and numerical descriptions, International Journal of Heat and Mass Transfer, 102, 445-454 (2016);
[4] L.Yu. Barash, Influence of gravitational forces and fluid flows on the shape of surfaces of a viscous fluid of capillary size, Physical Review E 79, 025302(R) (2009);
[5] D. Brutin, V. Starov., Recent advances in droplet wetting and evaporation, Chemical Society Reviews 47 (2), 558 (2018).
[6] D. Mampallil, H.B. Eral, A review on suppression and utilization of the coffee-ring effect, Advances in Colloid and Interface Science 252, 38 (2018).
[7] R.G. Larson, Transport and deposition patterns in drying sessile droplets, AIChE Journal 60 (5) 1538 (2014).
[8] H.Y. Erbil, Evaporation of pure liquid sessile and spherical suspended drops: A review, Advances in Colloid and Interface Science 170, 67 (2012).
- 23 мая 2018
Ю.А. Будков - "Статистическое описание многочастичных эффектов в классических ион-молекулярных системах"
Презентация Подробнее
В рамках семинара состоялась предзащита диссертации на соискание ученой степени доктора наук Будкова Ю.А.
Докладчик: Будков Ю.А. (к.х.н., доцент, Департамент прикладной математики, МИЭМ НИУ ВШЭ)
Аннотация
Ион-молекулярные системы, такие как растворы полиэлектролитов, коллоидные суспензии, мицеллярные растворы и т.д., являются одними из наиболее сложных объектов для теоретического описания их термодинамических свойств из первых принципов статистической механики. Основная трудность обусловлена принципиальной важностью в этих системах многочастичных корреляций частиц, связанных с их кулоновским взаимодействием. Для корректного учета многочастичных эффектов необходимо иметь методы вычисления конфигурационных интегралов ион-молекулярных систем, выходящие за рамки стандартного приближения среднего поля. Наличие дальнодействующего кулоновского взаимодействия между частицами делает неизбежным учет корреляционных поправок к приближению среднего поля. Особенно важным это становится для ион-молекулярных систем в объемной фазе, где из-за условия локальной электрической нейтральности системы среднеполевой вклад в электростатическую свободную энергию обращается в ноль, так что вклад электростатических взаимодействий полностью определяется флуктуациями плотности заряда, т.е. корреляционными поправками.
В докладе будут освещены результаты автора [1-11], полученные им за последние пять лет совместно с коллегами, касающиеся статистического описания равновесных свойств различных ион-молекулярных систем (коллоиды, полиэлектролиты, поляризуемые полимеры, растворы электролитов с полярными и поляризуемыми примесями), как в объеме, так и на границах раздела фаз. Особое внимание будет уделено обсуждению развитых автором статистических подходов, а также открытых с их помощью новых физических эффектов, таких как
1) конденсация коллоидных частиц, находящихся в поле ван дер Ваальсовых сил твердой подложки, индуцированная их сильным корреляционным притяжением;
2) фазовое расслоение жидкость-жидкость в бессолевых растворах полиэлектролитов, вызванное сильными электростатическими взаимодействиями;
3) переход “глобула-клубок” поляризуемой полимерной цепи во внешнем электрическом поле;
4) переход “клубок-глобула” поляризуемой макромолекулы, индуцированный многочастичными корреляциями флуктуирующих дипольных моментов на мономерных звеньях;
5) значительное увеличение дифференциальной электрической емкости двойного электрического слоя на границе раздела “металл/раствор электролита” при добавлении в раствор малого количества поляризуемых и/или полярных молекул примеси.
Литература:
1. Budkov Yu.A., Frolov A., Kiselev M., Brilliantov N. Surface-induced liquid-gas transition in salt-free solutions of model charged colloids // Journal of Chemical Physics. 2013. Vol. 139. P. 194901-1-194901-13
2. Budkov Y. A., Kolesnikov A., Georgi N., Nogovitsyn E., Kiselev M. A new equation of state of a flexible-chain polyelectrolyte solution: Phase equilibria and osmotic pressure in the salt-free case // Journal of Chemical Physics. 2015. Vol. 142. No. 17. P. 174901-1-174901-10
3. Gordievskaya Y.D., Budkov Y.A., Kramarenko E.Y. Polymer chain collapse induced by many-body dipole correlations // Soft Matter. 2018. Vol. 14. P. 3232 -3235
4. Kolesnikov A., Budkov Y. A., Nogovitsyn E. Coarse-Grained Model of Glycosaminoglycans in Aqueous Salt Solutions. A Field-Theoretical Approach // Journal of Physical Chemistry B. 2014. Vol. 118. P. 13037-13049
5. Brilliantov N., Budkov Y. A., Seidel C. Theoretical and numerical analysis of nano-actuators based on grafted polyelectrolytes in electric field // Faraday Discussions. 2017. Vol. 199. P. 487-510
6. Brilliantov N., Budkov Y. A., Seidel C. Generation of mechanical force by grafted polyelectrolytes in an electric field // Physical Review E - Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics. 2016. Vol. 93. P. 032505-1-032505-15
7. Budkov Y. A., Kolesnikov A., Kiselev M. Communication: Polarizable polymer chain under external electric field in a dilute polymer solution // Journal of Chemical Physics. 2015. Vol. 143. P. 201102-1-201102-4
8. Budkov Y. A., Kolesnikov A. Polarizable polymer chain under external electric field: Effects of many-body electrostatic dipole correlations // The European Physical Journal E - Soft Matter. 2016. Vol. 39. No. 11. P. 110-114
9. Kolesnikov A., Budkov Y. A., Basharova E., Kiselev M. Statistical theory of polarizable target compound impregnation to a polymer coil under the influence of electric field // Soft Matter. 2017. Vol. 13. P. 4363-4369
10. Budkov Y. A., Kiselev M., Kolesnikov A. A modified Poisson-Boltzmann theory: Effects of co-solvent polarizability // EPL. 2015. Vol. 111. No. 2. P. 28002-p1-28002-p6
11. Budkov Y. A., Kolesnikov A., Kiselev M. On the theory of electric double layer with explicit account of a polarizable cosolvent // Journal of Chemical Physics. 2016. Vol. 144. No. 18. P. 184703-1-184703-8
- 16 мая 2018
В. Щур - "Обзор проблем современной геномики" Презентация Подробнее
Докладчик: Владимир Щур (PhD, Университет Калифорнии, Беркли, США)
Аннотация
Геномика является одной из новейших и наиболее динамично развивающихся областей современной науки. Эта междисциплинарная естественная наука появилась на стыке биологии, математики, статистики, вычислительных технологий и биоинформатики. Стремительно снижающиеся цены на секвинирование ДНК вместе с возможностями новейших компьютерных вычислительных систем и развитием новых математических методов позволяет решить многие важные и сложные задачи. Мы обсудим основные проблемы геномики, их связь друг с другом и приложения. Мы начнём обсуждение с двух разделов, которые формируют наши данные. Первое, популяционная геномика описывает естественные процессы, которые создают эти данные - ДНК и геномы различных существ. Второе, сбор и обработка первичных данных определяет какого рода наблюдаемые данные нам доступны для дальнейшего изучения. Далее мы перейдём к обсуждению Полногеномного поиска ассоциаций и медицинских приложений, онкологической геномики и метагеномики. Каждый из этих разделов имеет неоценимое значение для улучшения качества человеческого здоровья (включая персонализированную медицину), окружающей среды (сельского хозяйства, экологии, проблем мусора) и многих других аспектов нашей жизни.
Vladimir Shchur, PhD, University of California, Berkeley, USA
Annotation
Roadmap of the problems of modern genomics Genomics is one of the newest and most dynamic fields of modern science. This is a multidisciplinary field comprising biology, mathematics, statistics, computer science and bioinformatics. Rapidly decreasing prices of DNA sequencing together with capabilities of modern computational resources and development of new mathematical methods make it possible to answer many important and difficult problems. We discuss the main problems of genomics, their relations to each other and their applications. We begin discussion with two areas which shape our data. Firstly, population genomics describes natural processes which create our data - DNA and genomes of different species. Secondly, data collection and data processing determine what kind of data is observable for us for further study. Then we proceed to the discussion of the Genome Wide Association Study (GWAS) and medical applications, cancer genomics and metagenomics. Each of these studies has an important application to human health (including personalised medicine), environment (agriculture, ecology, garbage problems) and many other aspects of our life.
- 18 апреля 2018
И.В. Побойко - "Применение квантового отжига к задачам машинного обучения"
Презентация Подробнее
Докладчик: Побойко Игорь Валерьевич (ИТФ им. Л.Д.Ландау РАН, Сколковский Институт Науки и Технологий, НИУ ВШЭ)
Аннотация:
Доклад представляет собой обзор недавней работы [1]. В работе обсуждается применение квантовых алгоритмов оптимизации - а именно, квантового отжига (и основанном на нём алгоритма квантового Монте-Карло) - к задачам машинного обучения на примере простейшей задачи - бинарного перцептрона. Приводится аргументация, что эффективность квантовых алгоритмов связана с особенностями структуры энергетического профиля - наличие в термодинамическом пределе областей с большой плотностью локальных минимумов.
[1] Carlo Baldassi, Riccardo Zecchina, "Efficiency of quantum versus classical annealing in non-convex learning problems", arXiv:1706.08470v3
- 7 февраля 2018
В.Н. Блинов - "Многомерные тензорные разложения: введение и основные приложения" Презентация Подробнее
Докладчик: Блинов Вениамин Николаевич (к.ф.-м.н., младший научный сотрудник НЦЧ РАН, разработчик Яндекс)
Аннотация:
В докладе рассматриваются основные обобщения сингулярного разложения матриц на случай тензоров более высокого ранга, в расчетах обычно представленных в виде многомерных массивов. Для каждого такого обобщения интересны три основных вопроса: как его получить для заданного тензора, как масштабируются его параметры с увеличением ранга и в каких задачах оно применяется. При этом характерными областями применения являются анализ данных и машинное обучение, а выбор подходящего разложения часто обусловлен ответами на первые два вопроса. Особый интерес представляют приложения в случае высоких рангов, поскольку такие тензоры часто возникают не только в машинном обучении, но и в компьютерном моделировании сложных математических систем и систем вычислительной физики.
- 2017
- 20 декабря 2017
В.А. Ильин - "Разработка системы обработки данных с крио-электронного микроскопа в режиме квази-реального времени" Презентация Подробнее
Докладчик: Ильин Вячеслав Анатольевич (д.ф.м.н., начальник отдела информационных технологий и математического моделирования, НИЦ “Курчатовский институт”, заведующий кафедрой информационных технологий и вычислительных сетей, МФТИ)
Аннотация:
Предлагается новый подход к накоплению и обработке данных, полученных в процессе экспериментов на просвечивающем крио-электронном микроскопе по определению трехмерной структуры нано био объектов и включающих высокопроизводительный анализ информационного потока. Критическое рассмотрение имеющихся в настоящее время подходов позволил предложить новую итерационную схему обработки результатов в режиме (практически) реального времени. Кроме этого, такой подход "on-the-fly", значительно уменьшает время решения основной задачи - восстановления трехмерной структуры белков или других биологических объектов, например, вирусов или макромолекул с атомным разрешением. За исключением контрольных функций, вмешательство в процесс обработки данных "вручную" на всех этапах будет исключено.
- 6 декабря 2017
М.В. Якобовский - "Суперкомпьютерное моделирование: проблемы и возможности" Подробнее
Докладчик: Якобовский Михаил Владимирович (Заместитель директора по научной работе ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, член-корреспондент РАН, доктор физико-математических наук, профессор)
Аннотация:
Доклад посвящен обсуждению алгоритмов, направленных на обеспечение возможности эффективного использования перспективных вычислительных систем экзафлопсного и более высокого уровня производительности. Рассматриваются вопросы балансировки загрузки процессоров и возможности визуализации больших объёмов сеточных данных - результатов вычислительных экспериментов. Экзафлопсные вычислительные системы, ввиду ожидаемо короткого периода их безотказной работы, потребуют качественно новых решений для обеспечения самой возможности проведения длительных расчетов. Рассматриваются алгоритмы, обеспечивающие независимость времени проведения расчета от наличия в ходе вычислений отказов вычислительных узлов.
- 22 ноября 2017
В.В. Воеводин - "Высокопроизводительные вычислительные системы и структура алгоритмов" Презентация Подробнее
Докладчик: Воеводин Владимир Валентинович (Заместитель директора НИВЦ МГУ имени М.В.Ломоносова, заведующий кафедрой Суперкомпьютеров и квантовой информатики ВМК МГУ, чл.-корр. РАН, профессор)
Аннотация:
Каждое появление новой высокопроизводительной вычислительной платформы заставляет разработчиков программного обеспечения заново переосмысливать структуру программного обеспечения и искать ответы на одни и те же вопросы. Обладает ли алгоритм свойствами, которые необходимы именно для этой платформы? Как нужно представить алгоритм, чтобы выделить явно необходимые свойства и на этой основе разработать эффективное приложение? Изменения в архитектуре компьютеров не меняют алгоритмов – это очень важный тезис, но, несмотря на это, на практике мы вынуждены выполнять анализ алгоритмов снова и снова, следуя за чередой поколений компьютеров. Можно ли выполнить данный анализ “раз и навсегда”, выделив и описав необходимые свойства алгоритмов? Вопрос простой по форме, но исключительно не тривиальный по сути, что и станет предметом обсуждения в рамках данного выступления.
- 8 ноября 2017
C.А. Матвеев - "Быстрые методы численного решения уравнений типа Смолуховского" Подробнее
Докладчик: Сергей Александрович Матвеев (Институт вычислительной математики РАН)
Аннотация:
В докладе будут представлены новые быстрые детерминистические методы решения уравнений моделей процессов агрегации и дробления вещества, записанных в классе уравнений типа Смолуховского. Новые методы основаны на применении малоранговых матричных и тензорных разложений для ускорения шагов классических конечно-разностных схем. В докладе будут сформулированы оценки сложности новых вычислительных алгоритмов и представлены численные эксперименты по сравнению эффективности новых методов с исходной разностной методологией и с методами Монте Карло решения уравнений моделей рассматриваемого типа.
- 4 октября 2017
А.В. Ашманов - "Образование вихрей в двумерном уравнении Навье-Стокса" Подробнее
Аннотация:
В трехмерной турбулентности, как правило, энергия рассеивается с уровня медленного крупномасштабного течения на мелкомасштабный уровень турбулентных пульсаций. Качественной разницей между двумерной и трехмерной турбулентностью является образование крупномасштабных структур(вихрей) из энергии с малых масштабов [1],[2].
Явление известное в физике как "обратный каскад". Физические характеристики описывающие данные вихри вычисляются в результате статистки набираемой в ходе численных экспериментов, поэтому, создание быстродействующих алгоритмов для быстрого решения уравнения Навье-Стокса является актуальной задачей.
В докладе будет рассмотрена физическая постановка задачи для двумерной турбулентности, будут введены понятия прямого и обратного каскадов. Также, будут показана численная схема для решения периодического уравнения Навье-Стокса псевдоспектральным методом.
[1] G. Galkovich I. Kolokolov J. Laurie, G. Bofetta and V. Lebedev. Universal pro le of the vortex condensate in two-dimensional turbulence. Phys. Rev. Let, 113, 2014.
[2] I. Kolokolov M. Chertkov, C. Connaughton and V. Lebedev. Growing condensate in two-dimensional turbulence. nlin. CD, 2007.
- 27 сентября 2017
Л.Ф. Зиганурова - "Свойства алгоритмов синхронизации при параллельном дискретно-событийном моделировании на сетях малого мира" Подробнее
Аннотация:
Параллельное дискретно-событийное моделирование – это один из методов, применяемый при суперкомпьютерном моделировании. В основе этого метода лежит концепция виртуальных времен. Синхронизация между параллельными процессами осуществляется путем обмена сообщениями с временными метками. Для корректности вычислений события должны обрабатываться в порядке неубывания их временных меток. Это обеспечивается различными алгоритмами синхронизации. Наиболее известные алгоритмы – это консервативный и оптимистический.
Мы изучаем некоторые свойства этих алгоритмов в зависимости от коммуникационной топологии. А именно, мы строим модели эволюции профиля локальных виртуальных времен процессов на сетях малого мира. Мы вычисляем такие показатели, как скорость роста и ширина профиля. Эти показатели могут быть интерпретированы как эффективность и степень синхронизации, соответственно.
О том, как влияет топология на свойства консервативного и оптимистического алгоритмов синхронизации, будет рассказано на семинаре.
- 20 сентября 2017
Л.Ю. Бараш - "Алгоритм отжига популяции для моделирования задач статистической физики и его реализация для GPU" Подробнее
Докладчик: Бараш Лев Юрьевич
Авторы:
Л.Ю. Бараш, М. Вейгель, М. Боровский, Л.Н. Щур, В. Янке
Аннотация:
Отжиг популяции - сравнительно недавно предложенный подход для моделирования методом Монте-Карло задач статистической физики. Алгоритм перспективен для задач со сложным спектром свободной энергии. Еще одним достоинством алгоритма является тот факт, что алгоритм очень хорошо подходит для вычисления на массивно-параллельных компьютерных системах. На примере модели Изинга мы демонстрируем эффективную реализацию алгоритма для GPU, которая позволяет достичь ускорения до 5600 раз по сравнению с вычислением на одиночном ядре CPU. Будут также обсуждены применение алгоритма к фазовым переходам первого и второго рода, его применение для расчета плотности состояний, а также несколько дальнейших усовершенствований алгоритма.
[1] L.Yu. Barash, M. Weigel, M. Borovský, W. Janke, L.N. Shchur, Computer Physics Communications 220, 341-350 (2017)
[2] L.Yu. Barash, M. Weigel, L.N. Shchur, W. Janke, Exploring first-order phase transitions with population annealing, Eur. Phys. J. Special Topics 226, 595 (2017).
[3] M. Borovský, M. Weigel, L.Yu. Barash, M. Žukovič,, GPU-Accelerated Population Annealing Algorithm: Frustrated Ising Antiferromagnet on the Stacked Triangular Lattice, EPJ Web of Conferences 108, 02016 (2016).
- 13 сентября 2017
Л.Н. Щур - "О контроле точности в алгоритме Ванга-Ландау"
Нашли опечатку?
Выделите её, нажмите Ctrl+Enter и отправьте нам уведомление. Спасибо за участие!
Сервис предназначен только для отправки сообщений об орфографических и пунктуационных ошибках.