|
Институт прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН
Институт прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН (ИПМ РАН) был создан в 1953 году для решения расчётных задач, связанных с государственными программами атомной и термоядерной энергетики, исследования космического пространства и ракетной техники. Институт входит в состав Отделения математических наук Российской академии наук. Основное направление деятельности института состоит в использовании вычислительной техники для решения сложных научно-технических проблем, имеющих важное практическое значение. Организатором и директором института до 1978 года был М. В. Келдыш. С 2016 года в сферу научной деятельности института вошла разработка математических и вычислительных методов для биологических исследований, а также непосредственное решение задач вычислительной биологии с использованием таких методов. Научная деятельностьОдним из отделов института руководил академик Я. Б. Зельдович, крупный физик-теоретик, отвечавший за теоретические аспекты работ по созданию атомного и термоядерного оружия. Молодой А. А. Самарский выполнил первые реалистические расчёты макрокинетики цепной реакции ядерного взрыва, приведшие к практически важным оценкам мощности ядерных боеприпасов. Моделированием процессов переноса нейтронов и атомных реакций занимались и в связи с ядерной энергетикой. В частности, Е. С. Кузнецов известен своими работами по теории ядерных реакторов. В настоящее время в ИПМ продолжаются работы в области физики плазмы и управляемого термоядерного синтеза, которые начинались под руководством С. П. Курдюмова, А. А. Самарского, Ю. П. Попова. Динамика космических полётов, которой занимались в отделе Д. Е. Охоцимского была в некотором смысле любимым детищем М. В. Келдыша, и он проявлял к ней особое внимание. В 1966 году на базе отдела был организован Баллистический Центр (руководитель Э. Л. Аким), который занимался расчётами оптимальных орбит, фактических траекторий и коррекций для всех космических полётов: от автоматических межпланетных и лунных аппаратов до пилотируемых «Союзов» и орбитальных станций «Салют» и «Мир». В отделе исследовались также задачи стыковки, управляемой посадки и стабилизации космических аппаратов. Институт принимал активное участие в создании корабля многоразового использования «Буран». Стратегическое моделирование, проведённое в ИПМ, убедило руководство страны в необходимости противопоставить американскому «Шаттлу» советский аналог. В отделе А. В. Забродина рассчитывались обтекание и прогрев аппарата при входе в атмосферу. В отделе М. Р. Шура-Бура была разработана системная часть программного обеспечения «Бурана». В настоящее время в Баллистическом Центре продолжают заниматься обеспечением текущих космических проектов. В Институте функционирует сегмент мониторинга опасных ситуаций в области геостационарных, высокоэллиптических и средневысоких орбит Автоматизированной системы предупреждения об опасных ситуациях в околоземном космическом пространстве (АСПОС ОКП), проводится расчет опасных сближений защищаемых космических аппаратов с различными объектами техногенного происхождения, в том числе объектами космического мусора. Оптическими средствами мониторинга проводятся регулярные работы по наблюдению околоземного космического пространства, в том числе потенциально опасных астероидов, сближающихся с Землёй. Разрабатываются системы управления и навигации космических аппаратов в реальном времени с использованием глобальных спутниковых навигационных систем GPS и ГЛОНАСС. Космонавтикой занимаются и в других отделах. В частности в группе М. Я. Марова исследуют атмосферы планет. Изучаются перспективы дальних межпланетных полётов с использованием электроракетных двигателей[2]. ИПМ участвует в проектах «Фобос-грунт»[3] и «Радиоастрон Архивная копия от 8 апреля 2008 на Wayback Machine»,"Экзо-Марс ", «Спектр-РГ ». Отдел теплопереноса возглавлял (до своего отъезда в США в 1989 году) И. М. Гельфанд, один из крупнейших математиков XX столетия, избранный членом не только РАН, но и многих иностранных академий. Ему принадлежат фундаментальные работы по функциональному анализу, алгебре и топологии. В этих же областях математики первоначально работал и А. Н. Тихонов, однако он наиболее известен работами более прикладной направленности, такими как методы решения некорректно поставленных задач (метод регуляризации Тихонова). А. Н. Тихонов также создал теорию дифференциальных уравнений с малым параметром при старшей производной. А. А. Самарский разработал общую теорию устойчивости разностных схем. А. А. Самарский рассматривал математическое моделирование как самостоятельную научную дисциплину. С. П. Курдюмов создал научную школу в области синергетики и привлёк внимание к её философским и общенаучным аспектам. В настоящее время существующий арсенал численных методов обновляется и совершенствуется в связи с растущей сложностью моделей и возможностями современных суперкомпьютеров. Разрабатываются сеточные методы решения вычислительных задач, приведшие, в частности, к созданию декларативного языка «Норма Архивная копия от 25 апреля 2008 на Wayback Machine». Институт всегда снабжался наиболее современной вычислительной техникой, которую могла поставить отечественная промышленность. Первые работы выполнялись ещё на механических калькуляторах «Мерседес»[англ.] большим штатом расчётчиков. В 1953 году появилась первая отечественная ЭВМ «Стрела», на которой, в частности, рассчитывались орбиты первых спутников. Позже появились М-20, М-220 и ЭВМ серии БЭСМ. Была разработана операционная система ОС ИПМ, одна из первых полноценных операционных систем, включавшая вполне современный механизм параллельной обработки заданий и распределения ресурсов. Создавались библиотеки математических функций; в 1972 году началась разработка графической библиотеки ГРАФОР[4]. Основной целью компьютерных инженеров ИПМ (отдел А. Н. Мямлина) и программистов-системщиков (отдел М. Р. Шура-Бура) было эффективное использование ресурсов, ограниченных по быстродействию и памяти. Практиковалось в частности объединение ЭВМ в подобие многопроцессорной системы с целью распараллеливания обработки заданий. Весьма значительным было влияние ИПМ и лично М. Р. Шура-Бура на выбор архитектуры отечественных универсальных компьютеров. В институте занимались также автоматизацией математических преобразований. В. Ф. Турчиным был разработан язык компьютерной алгебры РЕФАЛ[5]. Разрабатываются теория и основанные на ней прикладные системы суперкомпиляции функциональных программ. В настоящее время ведутся работы по созданию распределённых вычислительных систем на основе объединения нескольких суперкомпьютеров, для чего используются грид — технологии и разрабатываются специализированные операционные системы. В институте разрабатывается DVM-система, предназначенная для разработки параллельных программ научно-технических расчетов на языках C-DVMH и Fortran-DVMH в модели DVMH. DVMH-модель позволяет создавать эффективные параллельные программы для гетерогенных вычислительных кластеров, в состав которых наряду с универсальными многоядерными процессорами входят графические ускорители и сопроцессоры Xeon Phi. По мере роста и укрепления отраслевой науки значительная часть тематики, под которую создавался институт, передавалась в специализированные расчётные группы промышленных организаций. Изменилась и обстановка в стране. В атмосфере разрядки и экономических реформ учёные получили больше свободы в выборе задач в соответствии со своими научными интересами. Я. Б. Зельдович стал заниматься астрофизикой. В отделе Д. Е. Охоцимского около половины сотрудников переключились на робототехнику: разработку шестиногих шагающих аппаратов и «умных» манипуляторов. Т. М. Энеев стал заниматься компьютерным моделированием процессов образования галактик и планетных систем[6]. Он также применил аналогичные методы моделирования к описанию процесса структуризации биологических макромолекул.[7]. И. М. Гельфанд и его сотрудники развивали математические методы медицинской биофизики. В настоящее время работы по робототехнике ведутся в секторе А. К. Платонова в группах В. Е. Павловского (виртуальный футбол Архивная копия от 2 октября 2007 на Wayback Machine), С. М. Соколова (системы технического зрения[8]), В. Е. Прянишникова (автономные гусеничные машины). Продолжаются также работы по созданию шестиногих шагающих аппаратов. С 2016 г. в сферу интересов ИПМ вошли задачи математической физики биологических объектов и вычислительной биологии, решаемые на базе ИМПБ РАН — филиала ИПМ им. М. В. Келдыша РАН. Специализированные научные проекты
Преподавательская и общественная деятельностьБольшинство ведущих сотрудников ИПМ работали по совместительству профессорами МГУ или Московского физико-технического института. А. Н. Тихонов был организатором и первым деканом Факультета вычислительной математики и кибернетики МГУ. Он активно способствовал процессу созданию факультетов аналогичного профиля, которые появились к концу 1970-х годов практически во всех университетах и технических вузах страны и подготовили уже нескольно поколений программистов. А. Н. Тихонову и А. А. Самарскому принадлежит часто упоминаемый учебник по уравнениям математической физики[9]. Д. Е. Охоцимский и Ю. Г. Сихарулидзе написали первый учебник по динамике космического полёта.[10] И. М. Гельфанд занимался математическим образованием школьников. Он составил программу лекций и семинаров для учащихся московской математической школы № 2. В его системе особое внимание уделялось обучению навыкам строгих доказательств. И. М. Гельфанд также организовал Всесоюзную заочную математическую школу (ВЗМШ) для обучения математике по переписке, которую за 30 лет окончили более 70 тысяч человек. В 1970-е годы Т. М. Энеев внёс значительный вклад в борьбу против проекта поворота течения северных рек на юг — плана, грозившего, по мнению многих учёных, весьма серьёзными экологическими последствиями. ИсторияВехиИстория ИПМ РАН началась во второй половине 1940-х годов, когда в Математическом институте им. В. А. Стеклова АН СССР возникла группа математиков-вычислителей под руководством М. В. Келдыша. В 1953 году было организовано Отделение прикладной математики (секретное), формально являвшееся подразделением Математического института. В 1966 году институт получил современное название Институт прикладной математики, а в 1978 году после смерти М. В. Келдыша ИПМ РАН стал носить его имя. Организатор института М. В. Келдыш оказал большое влияние на научный стиль института и характер решаемых задач. М. В. Келдыш, президент Академии наук и активный участник космической и ядерной программ, вовлекал свой институт в работы по важнейшим практическим проблемам, в которых научная новизна сочеталась с необходимостью сложных расчётов. Так как подобные задачи часто оказывались на стыке научных дисциплин, коллектив института включал математиков, физиков, механиков, а также специалистов по вычислительной технике. Институт был награждён Орденом Ленина. По итогам реорганизации 2015—2016 гг.[11], Институт математических проблем биологии РАН стал филиалом ИПМ РАН. Санкции23 февраля 2024 года ИПМ РАН включён в блокирующий санкционный список США как институт «ведущий деятельность в области нанотехнологий, полупроводников, аэродинамики и аэроакустики»[12][13]. Ранее, 27 февраля 2023 года, ИПМ РАН включён в санкционный список стран Евросоюза[14][15]. Директора
Выделившиеся организации
Известные работы по годам1949 — Д. Е. Охоцимский выполнил реалистический расчёт ударной волны ядерного взрыва в атмосфере[16]. Мемуары
ДостопримечательностиИзвестные сотрудники
Избранные монографии на русском
Избранные монографии на английском
Учебники и научно-популярные книги
См. также(11011) KIAM — астероид, названный назван в честь Института прикладной математики имени М. В. Келдыша РАН. Примечания
Ссылки
|
||||||||||||||||||||||||||
