Modélisation informatique et méthodes d'analyse numérique pour l'étude de systèmes physico-techniques complexes et des technologies de l'information et de la communication
Modélisation informatique et méthodes d'analyse numérique pour l'étude de systèmes physico-techniques complexes et des technologies de l'information et de la communication
Sujet / domaine de recherche
  • Algorithmes symboliques numériques pour la résolution de problèmes de physique quantique et d'optique ondulatoire, traitement automatisé de données expérimentales obtenues sur des accélérateurs, méthodes numériques de résolution de problèmes de dynamique stochastique.
  • Amélioration des modèles de fonctionnement des dispositifs optiques et physiques quantiques basés sur les effets des ondes optiques et de la mécanique quantique; modification de méthodes numériques stables pour résoudre des problèmes directs de modélisation de la propagation de rayonnement électromagnétique dans des guides optiques intégrés, par diffraction de rayonnement électromagnétique monochromatique polarisé sur des réseaux optiques sous-ondes et par l'évolution de petits systèmes quantiques.
  • Realisation informatique d'algorithmes numériques symbole pour la résolution de problèmes de limites initiales pour les systèmes correspondants d'équations aux dérivées partielles et étude de leurs propriétés stables et de symétrie.
  • Développement de méthodes de stochastisation de Markov, et en particulier de processus en une étape amélioration des méthodes de recherche pour les processus stochastiques et statistiques.
  • Realisation informatique d'algorithmes analytiques et numériques pour la résolution de problèmes de valeurs limites initiales pour les systèmes correspondants d'équations aux dérivées partielles, d'équations différentielles stochastiques, d'équations intégro-différentielles.
  • Étude de la construction d'actions de Hamilton pour différentes classes d'équations de mouvement de systèmes de dimensions infinies et représentativité des équations en question sous la forme d'équations d'Euler-Lagrange à densité de forces non potentielle, équations de Hamilton et de Hamilton admissibles.
  • Création de technologies de l'information sous la forme d'un ensemble de modèles mathématiques de mécanismes de contrôle des ressources radioélectriques pour les réseaux sans fil hétérogènes de cinquième génération avec les technologies d’Internet des choses.
Buts et objectifs

L’objectif est de créer un centre pratique au niveau international pour améliorer les méthodes de résolution numérique des problèmes appliqués à la physique mathématique. Actuellement, les efforts du personnel du Centre sont axés sur l'utilisation d'algorithmes symboliques et numériques pour résoudre les problèmes de physique quantique et d'optique ondulatoire, ainsi que sur le traitement automatisé des données expérimentales obtenues au niveau d'accélérateurs. Le Centre élabore, teste et améliore des méthodes de traitement de données informatisées menées conjointement avec des collègues du Laboratoire des technologies de l'information de l’Institut unifié de recherches nucléaires. Le développement, le test et l'amélioration d'algorithmes symbole-numériques pour la résolution de problèmes de physique quantique sont réalisés conjointement avec des collègues du Laboratoire de physique théorique de l’Institut unifié de recherches nucléaires. Des études sur les méthodes numériques de résolution des problèmes de dynamique stochastique sont menées conjointement avec le personnel du Centre scientifique international de l’Institut unifié de recherches nucléaires, de l'Université slovaque nommée d’après P.J. Shafarika, du Centre fédéral de teste « Informatique et gestion », Institut des mathématiques appliquées nommé d’après M. V. Keldysh.

Domaines de l’application des résultats

Les résultats obtenus sont utilisés dans les domaines suivants:

  • Développement de logiciels avec de l'Internet des choses avec gestion des ressources radioélectriques des réseaux sans fil hétérogènes de cinquième génération. Par exemple, la conception de systèmes automatisés pour la prise en charge des patients;
  • Lors de l'analyse des caractéristiques statistiques du mouvement des abonnés dans les réseaux sans fil afin d'identifier les caractéristiques probabilistes spatiales du mouvement, ainsi que la fiabilité des connexions réseau (entreprises de télécommunications). Par exemple, la conception de systèmes de pilote automatique pour le transport routier et ferroviaire;
  • Conception de dispositifs pour l'électronique nucléaire en vue de l'enregistrement de particules élémentaires et de photons de rayonnement. Par exemple, concevoir des dispositifs utilisés pour compter les impulsions provenant de détecteurs enregistreurs, classer les types de particules élémentaires et étudier leur spectre d’énergie, lors de l’analyse de la forme des impulsions des particules, de la détermination de son amplitude et de son retard relatif; analyser la distribution spatiale des particules élémentaires;
  • Conception de dispositifs utilisant dans leur travail de petits systèmes quantiques, c.-à-d. systèmes contenant des éléments structurels d’une taille d’environ 1 à 100 nm, qui déterminent leurs propriétés et caractéristiques de base. Par exemple, la conception de nanodispositifs (nano-pompes, nano-moteurs, nanorobots, nano-manipulateurs, etc.) et la création de nanomatériaux possédant les propriétés souhaitées (super-résistance, super-résistance à la chaleur, absorption ou réflexion du rayonnement électromagnétique, etc.);
  • Analyse de la dynamique stochastique de systèmes physico-techniques et économiques, dont la dynamique est aléatoire. Par exemple, la conception des aéronefs: avions, véhicules aériens sans pilote, fusées; developpement de systèmes de surveillance de la stabilité des immeubles et des bâtiments de grande hauteur (stabilité lors de séismes), mise au point de systèmes de surveillance de la dynamique macroéconomique, etc;
  • Conception de systèmes et de dispositifs optiques intégrés à l'échelle nanométrique répondant aux besoins de la communication optique et du traitement de l'information. Par exemple, concevoir des systèmes de transmission d’informations sur des lignes à fibres optiques.

Les résultats peuvent être utilisés pour la formation de personnel hautement qualifié en Fédération de Russie et à l'étranger.