Отчет ИВМ СО РАН за 2001 год

Важнейшие научные достижения 2001 года

• Важнейшие научные достижения 2001 года
• Вычислительный алгоритм для исследования динамических контактных задач
• Лазерное охлаждение и локализация разреженной плазмы с резонансными ионами
• Теплофизическая модель космического аппарата негерметичного исполнения
• Коллективная монография «Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Региональные проблемы безопасности. Красноярский край»
• Автоматическая идентификация белок-кодирующих участков в геноме

Номер научного направления ОИВТА: 2.

Авторы научного результата:
Садовский В. М., зав. отделом, д.ф.-м.н., тел. 49–47–39, e-mail: sadov@icm.krasn.ru;
Садовская О. В., м.н.с.

Аннотация.
С помощью вариационной формулировки граничных условий контактного взаимодействия упругопластических тел с учетом трения разработан новый вычислительный алгоритм, обладающий рядом преимуществ перед известными. Этот алгоритм обеспечивает выполнение дискретных ограничений в зоне контакта, условия неотрицательности контактного давления и условия противоположной направленности касательной скорости и касательного напряжения при проскальзывании. Показано, что схема простого сдвига, используемая для описания деформированного состояния стружки при механической обработке резанием, применима только в случае достаточно малого переднего угла инструмента. В задаче косого соударения пластин дано численное обоснование известной гипотезы о забегании пластической зоны вперед по отношению к точке контакта при скорости этой точки, меньшей скорости пластических ударных волн. Получена картина волнообразования при сварке взрывом из-за механической потери устойчивости поверхностного слоя.

Рис. 1. Конфигурация пластической зоны при резании (а — результаты без учета трения, б — с трением)

:

1. Аннин Б. Д., Садовская О. В., Садовский В. М.
   Численное моделирование косого соударения пластин в упругопластической постановке // Физическая мезомеханика. — 2000. — Т. 3. — № 4. — С. 23-28.

2. Бычек (Садовская) О.В., Садовский В. М.
   К исследованию динамического контактного взаимодействия деформируемых тел // ПМТФ. — 1998. — Т. 39. — № 4. — С. 167–173.

3. Садовская О. В.
   О численном исследовании соударения упругопластических тел с учетом конечных поворотов // Динамика сплошной среды. — Новосибирск. — 1999. — Вып. 114. — С. 196–199.

Номер научного направления ОИВТА: 2.

Авторы научного результата:
Краснов И. В., в.н.с., д.ф.-м.н., тел. 49–47–26; e-mail: krasn@icm.krasn.ru;
Шапарев Н. Я., зав. отделом, д.ф.-м.н.;
Гаврилюк А. П., с.н.с., к.ф.-м.н.

Аннотация.
Впервые проведен детальный анализ кинетики фотоионизационного образования и лазерного охлаждения ультрахолодной плазмы резонансным излучением. На основе анализа установлено, что основными процессами и свойствами ультрахолодной плазмы, определяющими кинетику образования и охлаждения плазмы являются: рекомбинационный нагрев, сильное межчастичное кулоновское взаимодействие, неупругие электрон-ионные столкновения, автоионизация за счет лазерного возбуждения ионного остова, а также эффекты, обусловленные пространственной локализацией плазмы в оптической ловушке. Построена математическая модель образования и охлаждения ультрахолодной плазмы в поле лазерного излучения, учитывающая перечисленные процессы. Впервые показана принципиальная возможность создания чисто оптической трехмерной ловушки для резонансных частиц («холодных» атомов или ионов), основанной на интерференционных эффектах в механическом действии света на квантовые частицы и предложены конкретные схемы оптических полей.

:

1. Гаврилюк А. П., Краснов И. В., Шапарев Н. Я.
   Резонансные лазерные воздействия — эффективный способ управления состоянием газа и плазмы // Изв. вузов. Физика. — 1999. — Вып. 8. — С. 97–105.

2. Gavrilyuk A. P., Krasnov I. V., Shaparev N. Ya.
   Laser cooling of rarefied plasma with ions // Proceeding of the 5-th Russian-Chinese Symposium on Laser Physics and Laser Technology. — Tomsk. — 2000. — P. 6-12.

3. Гаврилюк С. А., Краснов И. В., Полютов С. П.
   Трехмерные интерференционные эффекты в механическом действии слабых бихроматических полей на частицы с квантовым переходом J=0 — J=1 // ЖЭТФ. — 2001. — Т. 120. — Вып. 5. — С. 1135–1149.

Номер научного направления ОИВТА: 2.

Авторы научного результата:
Деревянко В. А., зав. лабораторией, к.ф.-м.н., тел. 43–17–39,
e-mail: dv@icm.krasn.ru;
Васильев Е. Н., с.н.с., к.ф.-м.н.;
Макуха А. В., н.с.

Аннотация.
С развитием космического аппаратостроения большое значение приобретает переход к проектированию и изготовлению космических аппаратов (КА) нового поколения, имеющих негерметичное исполнение. Такие КА имеют меньший вес, повышенную надежность и срок активного существования до 15 лет. Вместе с тем такая конструкция КА предъявляет жесткие требования к обеспечению теплового режима. Институтом вычислительного моделирования СО РАН разработан пакет прикладных программ для расчета тепловых режимов космических аппаратов негерметичного исполнения, движущихся по произвольной орбите, с учетом эффективной теплоемкости конструкции и приборов, теплового сопротивления контактных узлов и переменной теплопроводности радиационных панелей. Пакет прикладных программ внедрен в НПО ПМ имени академика М. Ф. Решетнева и используется при разработке новых конструкций спутников.

Номер научного направления ОИВТА: 2.

Авторы научного результата:
Москвичев В. В., зам. директора ИВМ СО РАН, д.т.н., тел. 43–26–56, e-mail: moskvich@icm.krasn.ru;
Шайдуров В. В., директор ИВМ СО РАН, чл.-корр. РАН;
Шапарев Н. Я., зав. отделом, д.ф.-м.н.;
Лепихин А. М., зав. лабораторией, д.т.н.;
Ноженкова Л. Ф., зав. отделом, д.т.н.;
Черняев А. П., с.н.с., к.т.н.;
Замай С. С., зав. лабораторией, к.ф.-м.н.;
Якубайлик О. Э., н.с., к.ф.-м.н.

Аннотация.
Коллективная монография подготовлена в рамках многотомного издания «Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты». В ней рассмотрены вопросы состояния природно-техногенной, экологической, ресурсной, радиационной, информационной и других аспектов безопасности территории и населения Красноярского края, обобщены результаты исследований в этой области, включая разработку целевых программ по снижению риска и смягчению последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. Издание рассчитано на руководителей региональных органов исполнительной и законодательной власти, специалистов, занимающихся проблемами безопасности регионов, ориентировано на научные организации и учебные заведения, средства массовой информации, будет полезно руководителям промышленных предприятий, ученым и специалистам в области экологии и безопасности жизнедеятельности. В монографии содержатся научные результаты, полученные сотрудниками ИВМ СО РАН в период 1995–2001 гг. по проблемам природно-техногенной, экологической, ресурсной и информационной безопасности, разработки методологии оценки рисков чрезвычайных ситуаций для потенциально опасных объектов и технических систем, создания автоматизированных информационно-управляющих и геоинформационных систем, обеспечивающих повышение безопасности и снижение рисков возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера на региональном уровне.

:

1. 
   Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научно-технические аспекты. Региональные проблемы безопасности. Красноярский край. — М.: МГФ «Знание». — 2001. — 576 с.

Номер научного направления ОИВТА: 4.

Авторы научного результата:
Горбань А. Н., зам. директора ИВМ СО РАН, д.ф.-м.н., тел. 43–27–56,
e-mail: gorban@icm.krasn.ru;
Зиновьев А. Ю., аспирант;
Попова Т. Г., зав. лабораторией, к.ф.-м.н.

Аннотация.
На основании технологии визуализации многомерных данных получена информационная модель распределения участков генома в пространстве частот непересекающихся триплетов. Структура распределения, названная генетической пулей, отражает факт наличия в кодирующих областях выделенной кодирующей фазы.
Преобразование последовательности ДНК в таблицу многомерных данных осуществлялось методом скользящего окна; при этом объектами служили центральные позиции окна, а признаками — частоты непересекающихся триплетов. На основе визуализации и анализа распределения данных методом упругих карт получено разделяющее правило для распознавания белок-кодирующих участков в геноме. Найдена оптимальная ширина скользящего окна, на которой различие между кодирующими и некодирующими участками максимально. Разработан метод автоматической идентификации белок-кодирующих участков в геноме. Данный метод является универсальным средством выделения белок-кодирующих участков для геномов различных организмов.

Рис. 1. Применение метода упругих карт для визуализации и анализа распределения многомерных данных: а) — генетическая пуля и упругая карта, моделирующая данные (геном Prototheca wickerhamii): визуализация в подпространстве трех первых главных компонент; б) — визуализация плотности распределения точек во внутренних координатах упругой карты: центральный кластер соответствует некодирующим участкам, три боковых кластера — белок-кодирующим участкам в трех разных фазах.

:

1. Gorban A., Zinovyev A., Popova T.
   Statistical approaches to automated gene identification without teacher // Preprint IHES/M/01/34. — Paris. — Institut des Hautes Etudes Scientifiques. — 2001. — 38 p.

2. Gorban A., Zinovyev A.
   Visualization of data by method of elastic maps and its application in genomics, economics and sociology // Preprint IHES/M/01/34. — Paris. — Institut des Hautes Etudes Scientifiques. — 2001. — 33 p.

3. Зиновьев А. Ю., Попова Т. Г.
   Визуализация распределения триплетов в кодирующих и некодирующих участках ДНК // Материалы IX Всерос. семинара «Нейроинформатика и ее приложения». — 2001. — Красноярск: КГТУ. — С. 80-82.