IV. Фундаментальные проблемы процессов взаимодействия
фотонных и атомных пучков с конденсированными и газообразными
средами. Фундаментальные проблемы механики сплошных сред.
Математическое моделирование, информационные
и вычислительные технологии
Координатор
подпрограммы
|
академик Кульчин Юрий Николаевич
|
Ученый секретарь подпрограммы
|
д.ф.-м.н. Галкин Николай Геннадьевич
|
Основные разработчики подпрограммы
|
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН;
Институт прикладной математики ДВО РАН;
Вычислительный центр ДВО РАН;
ХО Института прикладной математики ДВО РАН;
Институт химии ДВО РАН;
Институт космофизических исследований и распространения радиоволн исследований и радиоволн ДВО РАН;
Институт машиноведения и металлургии ДВО РАН.
|
Фундаментальные проблемы
|
Получение новых знаний о возможности управления проблемы структурой, оптическими, электрическими и магнитными свойствами низкоразмерных структур, наноструктурированных материалов и оптических сред, о влиянии лазерного и теплового излучения на параметры газовых и конденсированных сред и сенсоров. Развитие новых технологий в авиастроении, судостроении, металлургии и машиностроении на базе фундаментальных знаний в механике сплошных сред и адекватных математических моделей природных и техногенных процессов. Разработка систем управления робототехническими и мехатронными производственными комплексами на основе новых информационных и вычислительных технологий и методов искусственного интеллекта. Создание технологий, направленных на повышение эффективности разработки, сопровождения и использования информационных, телекоммуникационных систем, систем принятия решений, а также эффективной организации распределенных вычислений. Разработка новых подходов к математическому моделированию процессов и явлений в природных и искусственных средах.
|
Цель и задачи подпрограммы
|
Достижение лидирующих позиций в междисциплинарных исследованиях процессов взаимодействия физическое поле-среда и их моделировании в задачах физики, механики, математической физики, информатики и управления.
|
Предлагаемые методы решения
|
1. Активизация междисциплинарных исследований в области лазерной физики, физики наноструктур, механики сплошных сред, робототехнических и мехатронных комплексов, математических моделей явлений и процессов, информационных и вычислительных технологий с целью консолидации научных, материально-технических и людских ресурсов институтов ДВО РАН на прорывных научных направлениях.
2. Выявление и поддержка разработки новых оптических нанотехнологий, сенсоров и датчиков на основе наноструктурированных материалов и нелинейных оптических сред.
3. Развитие новых технологий моделирования в авиастроении, судостроении, металлургии и машиностроении на базе фундаментальных знаний в механике сплошных сред и адекватных математических моделей природных и техногенных процессов.
4. Разработка систем управления робототехническими и мехатронными производственными комплексами на основе новых информационных и вычислительных технологий и методов искусственного интеллекта.
5. Создание технологий, направленных на повышение эффективности разработки, сопровождения и использования информационных, телекоммуникационных систем, систем принятия решений, а также эффективной организации распределенных вычислений.
6.Разработка новых подходов к математическому моделированию процессов и явлений в природных и искусственных средах.
|
Важнейшие целевые индикаторы и показатели подпрограммы
|
Целевые индикаторы
|
Год
|
2015
|
2016
|
2017
|
Монографии
|
1
|
|
|
Опубликовано работ в реферируемых журналах
|
10
|
16
|
22
|
Получено патентов
|
2
|
3
|
4
|
Защищенные диссертаций на соискание ученой степени кандидата и доктора наук
|
2
|
2
|
2
|
|
Сроки и этапы реализации подпрограммы
|
1 этап - 2015 г.
2 этап - 2016 г.
3 этап - 2017 г.
|
Перечень разделов подпрограммы
|
1. Фундаментальные проблемы взаимодействия атомных и молекулярных пучков с атомарно-чистыми поверхностями полупроводников и наноструктурами.
2. Фундаментальные проблемы взаимодействия фотонных потоков, с наночастицами, нанокомпозитами, тонкими пленками и сплошными средами.
3. Фундаментальные проблемы в задачах механики сплошных сред и теории управления.
4. Новые информационные и вычислительные технологии в междисциплинарных научных исследованиях.
5. Фундаментальные проблемы математического моделирования
процессов и явлений в природных и искусственных средах.
|
Ожидаемые конечные результаты реализации подпрограммы
|
по разделу 1
Прорывные исследования в области твердотельных систем
пониженной размерности и наноструктур на их основе.
Развитие физико-технических основ синтеза и наноструктурирования полупроводниковых и магнитных материалов.
Разработка новых типов приборных структур для оптоэлектроники, фотоники и термоэлектроники на основе твердотельных наноструктур и нанокомпозитов.
Комплексное развитие in situ электронно-зондовых, оптических, магнитных и электрофизических методов для диагностики наноструктур на атомарном уровне и меза-уровне.
по разделу 2
Новый уровень в понимании базовых принципов, определяющих возможности применения оптического излучения в технологиях, использующих масштабы длин, находящиеся за дифракционным пределом.
Новые теоретические модели оптических и нелинейно-оптических свойств диэлектрических наносистем для разработки оптических систем сверхплотного хранения информации и устройств нанофотоники и плазмоники.
Фундаментальные основы технологии создания: перестраиваемых брэгговских волноводных структур, принципов фотомодификации и поверхностной абляции нанокомпозитных материалов и измерения нелинейно-оптических характеристик перспективных оптических нанокомпозитных материалов с целью создания фотонных кристаллов и элементов интегральной оптики.
Дистанционный метод диагностики газового и аэрозольного состава атмосферы на основе линейного и нелинейно-оптического взаимодействия коротких и ультракоротких лазерных импульсов с газообразными, а также и жидкими средами с целью понижения пределов обнаружения в них химических элементов для методов экспресс анализа.
Физические механизмы, определяющие населенность возбужденных состояний атомов и молекул в филаменте при взаимодействии мощных ультракоротких лазерных импульсов с газовой атмосферой.
по разделу 3
Разработка математической модели больших деформаций материалов с упругими, пластическими и вязкими свойствами, находящихся в условиях интенсивного термомеханического воздействия и определение режимов непрерывной разливки алюминия на базе кристаллизатора с подвижными стенками.
Разработан и создан программный комплекс, позволяющий расчетно прогнозировать режимы формовки и упругий отклик после снятия оснастки. Сконструирована и изготовлена оснастка для стендового и натурного испытания.
На основе разрабатываемой теории самоподдерживающегося процесса будет предложена новая энергосберегающая технология сварки посредством восстановления железа из окалины, позволяющая значительно снизить геометрические размеры зоны термического влияния и уровень остаточных напряжений.
Разработка эффективных математических моделей и пакеты прикладных программ на их основе для исследования быстропротекающих процессов при горении и взрыве на современных высокоскоростных вычислительных комплексах с целью описания возникновения и развития природных и техногенных катастроф для предупреждения и ликвидации последствий.
Создание новых принципов и методов синтеза, разработка программной архитектуры и практическая реализация многоуровневых интеллектуальных информационно-управляющих систем, обеспечивающих высокое качество и эффективность функционирования в реальных условиях эксплуатации в составе сложных робототехнических и мехатронных комплексов.
по разделу 4
Разработка программных компонент, инструментальной среды для создания информационных, телекоммуникационных систем и систем поддержки принятия решений.
Исследование и разработка системного программного обеспечения, обеспечивающего создание облачных сервисов различного назначения, в том числе с использованием высокопроизводительных вычислений.
Разработка прикладных информационных систем и систем принятия решений как облачных сервисов.
Разработка новых высокоэффективных методов, алгоритмов и соответствующих программных средств для решения задач моделирования управления, идентификации и контроля в технических и эргатических системах в условиях недостаточности и неопределенности исходной информации.
Развитие региональной научной телекоммуникационной сети, расширение пропускной способности каналов, модернизация инфраструктуры узлов доступа.
по разделу 5
Новые методы решения прямых и обратных задач динамики жидкости и газа, взаимодействия излучения с веществом и сложного теплообмена. Численные алгоритмы идентификации и маскировки материальных тел.
Новые математические модели для описания фазовой динамики систем при внешних детерминированных и случайных воздействиях.
Решение математических проблем обеспечения безопасности информационно-коммуникационных сетей, включая исследование вопросов надежности и устойчивости сетей различных типов.
Решение проблем обработки данных биотехнологических исследований.
|
Перспективные направления международного сотрудничества
|
Реализация всех целей и задач Подпрограммы связана с сотрудничеством с университетами и научными центрами Китая, Японии, Тайваня, Южной Кореи, Финляндии, Венгрии, Чехии, Польши, Германии. В частности:
Dalian Institute of Technology, China;
Harbin Technological University, China;
Tokyo University, Japan;
Shimadzu University, Japan;
Kokushikan University, Japan;
Tsukuba University, Japan;
Sun Yet-Sen University, Taiwan;
National Chung Hsing University, Taiwan;
Kangham University, Korea;
Busan University, Korea;
Eastern University of Helsinki, Finland;
Institute of Technical Physics and Material Sciences HAS, Hungary;
Institute of Physics CAS, Czech Republic;
Центр синхротронного излучения «BESSYII», Германия.
|
Поддержка исследований молодых ученых
|
1. Обеспечить в составе научных групп, занятых в исследованиях по проектам подпрограммы, участие не менее 40% молодых ученых, аспирантов и магистрантов.
2. Выделить на поддержку поисковых исследований молодых ученых не менее 10 грантов в год.
| |
