Институт Проблем Химической Физики РАН
Волохов В.М.Волохов В.М., д.ф.-м.н., зав. отделом вычислительных и информационных ресурсов
Дубна, декабрь 2010, Проблемы и механизмы формирования национальной инновационной системы Российской Федерации
Перспективы развития Перспективы развития GRIDGRID сервисов сервисовв области вычислительной химиив области вычислительной химии
Химия Химия – – науканаука о материалахо материалах,, т.е. о мире т.е. о мире,, в в котором мы живемкотором мы живем
Константы скоростей реакций
Промышленные параметры
реакций
Производство новых и измененных материалов
ПОТРЕБИТЕЛИ: люди, корпорации, промышленность…
Особенности синтеза новых и измененных
материалов
Новые и улучшенные технологии производства материалов
квантово-механическое и молекулярно-динамическое моделирование
Оптимизация наноматериалов и наноструктур
Дубна, декабрь 2010
Квантово-химические расчетыКвантово-химические расчетыэлектронная структура молекул, потенциалы взаимодействия, строение вещества…
Квантово-статистический уровеньрасчет моделей с учетом ближайшего окружения кластеров атомов и малых молекул
Иерархический многомасштабный подход к моделированию объектов Иерархический многомасштабный подход к моделированию объектов от квантового до макроуровняот квантового до макроуровня
Квантово-механический уровеньмалые кластеры из 10-100 атомов (возможные в материале фазы)
Кинетический уровеньсистемы из 1000 и до 1 млн.атомов, т.е. объекты размером 100-1000 нм3
a) эволюция квантовых неравновесных систем, состоящих из сотен кластеровb) методы молекулярной динамики (уравнения классической механики) для атомов и малых
молекул, рассматриваемых как классические частицы
Мезоскопический уровеньвязкость, теплопроводность, коэффициенты трения, волновые процессы в элементах,
мезо- и макроскопические процессы в материалах и т.д.
Уровень сплошных сред и уровень конструкцийопределения параметров метода конечных элементов, реализующего модели сплошной
среды и модели уровня конструкций, на основе теории механизмов и машин и теории сложных систем
Дубна, декабрь 2010
Служит точкой доступа к трем ведущим российским GRID-полигонам: EGI-RDIG, СКИФ-Полигон, Национальная Нанотехнологическая Сеть
Дубна, декабрь 2010
Web-ориентированный GRID-порталhttp://grid.icp.ac.ru
Веб-интерфейс для подготовки данных, запуска и мониторинга квантово-химического пакета GAMESS-US и многопараметрических
задач в распределенных средах
Дубна, декабрь 2010
Более 20 российских научных академических, вузовских и производственных организаций проводят работы в области вычислительной и квантовой химии и смежных отраслей науки (биохимия, фармацевтика, нанотехнологии, нефтехимия и т.п.):
МГУ, СПбГУ, практически все федеральные и некоторые региональные университеты, Институт проблем химической физики, Институт химической физики им. Н.Н. Семенова, Межведомственный Суперкомпьютерный Центр РАН, Институт органической химии им. Зелинского, Казанский научный центр РАН, НИИ физической и органической химии, Институт элементоорганических соединений имени А.Н. Несмеянова и другие организации РАН.
Сообщество и его интересыСообщество и его интересы
Дубна, декабрь 2010
В большинстве из них ведется работа по:• математическому моделированию молекулярных и наноструктур, а
также сложных биоструктур методами квантовой химии; • молекулярной механике и молекулярной динамике;• моделированию различных реакций (включая каталитические,
топливно-энергетические и т.д.), предсказательная оценка свойств новых материалов и лекарств на основе процедур докинга.
• и многое другое…
Проблемы создания и развития Проблемы создания и развития GRIDGRID сервисовсервисов
• Отсутствие заинтересованности со стороны производства – общая низкая культура проведения технологических разработок в
большинстве НПО и промышленных организаций;
– неумение (и нежелание) использовать результаты математического моделирования и высокопроизводительных расчетов.
• Нехватка квалифицированных специалистов как со стороны вычислителей (системщики, программисты), так и со стороны пользователей (химики, технологи);
• Практическое отсутствие отечественных прикладных пакетов --> высокая стоимость ПО, лицензионные ограничения, сокращенная область использования, трудности освоения;
• Высокие экономические затраты на создание и эксплуатацию вычислительных ресурсов и инфраструктуры;
• Неурегулированность правовых отношений между собственниками вычислительных сервисов (в том числе GRID) и потребителями
Дубна, декабрь 2010
Возможные способы решения проблемВозможные способы решения проблем• Стимулирование пользователя (промышленного в первую
очередь) для использования вычислительных GRID сервисов
– отсутствие или минимальная оплата пользования GRID ресурсами на первых стадиях инновационных разработок;
– обучение пользователей – как очное, так и в режиме интерактивного on-line -> создание информационных web-ресурсов по обучению работе с интерфейсами прикладных пакетов и с GRID ресурсами;
– введение в планы обучения прикладных специалистов (инженеров, химиков и т.п.) дополнительных курсов обучения работы с прикладными пакетами ПО и проведение студентами обязательных расчетов реальных научно-технических и инженерных задач с использованием суперкомпьютеров и GRID структур;
– создание дружелюбных, c большим количеством базовых шаблонов, интерфейсов (WWW-ориентированных) к GRID ресурсам;
– введение государством в качестве обязательного условия сертификации применения средств математического моделирова-ния и тестирования для разработки ряда товарных продуктов
Дубна, декабрь 2010
Возможные способы решения проблемВозможные способы решения проблем (продолжение)(продолжение)
• Государственная политика и стимулирование разработчиков прикладных GRID сервисов и ресурсов– создание государством (или долевое участие) вычислительной
инфраструктуры (суперкомпьютеры, кластеры средних масштабов, высокоскоростные каналы связи и т.п.);
– компенсация государством части эксплуатационных расходов суперкомпьютерных центров;
– налоговые льготы на разработку отечественного прикладного ПО, создание ориентированных на это инновационных парков;
– совершенствование нормативно-правового регулирования в области стратегических информационных технологий;
– в области государственного образования: (а) расширение количества бюджетных мест в вузах для специальностей «системное администрирование/программирование», «прикладное программирование» и т.п.; (б) проведение повышения квалификации вузовских преподавателей по данным специальностям
Дубна, декабрь 2010