Институт Проблем Химической Физики РАН

1. Институт Проблем Химической Физики РАН Волохов В.М.,д.ф.-м.н., зав. отделом вычислительных и информационных ресурсов Перспективы развития GRID сервисовв области вычислительной химии Дубна, декабрь 2010, Проблемы и механизмы формирования национальной инновационной системы Российской Федерации

2. Химия – наукао материалах, т.е. о мире, в котором мы живем ПОТРЕБИТЕЛИ: люди, корпорации, промышленность… Производство новых и измененных материалов Новые и улучшенные технологии производства материалов Промышленные параметрыреакций Особенности синтеза новых и измененных материалов Оптимизация наноматериалов и наноструктур Константы скоростей реакций квантово-механическое и молекулярно-динамическое моделирование Квантово-химические расчетыэлектронная структура молекул, потенциалы взаимодействия, строение вещества… Дубна, декабрь 2010

3. Иерархический многомасштабный подход к моделированию объектов от квантового до макроуровня 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 Мезоскопический уровеньвязкость, теплопроводность, коэффициенты трения, волновые процессы в элементах, мезо- и макроскопические процессы в материалах и т.д. • Кинетический уровеньсистемы из 1000 и до 1 млн.атомов, т.е. объекты размером 100-1000 нм3 • эволюция квантовых неравновесных систем, состоящих из сотен кластеров • методы молекулярной динамики (уравнения классической механики) для атомов и малых молекул, рассматриваемых как классические частицы Квантово-статистический уровеньрасчет моделей с учетом ближайшего окружения кластеров атомов и малых молекул Квантово-механический уровеньмалые кластеры из 10-100 атомов (возможные в материале фазы) Дубна, декабрь 2010

4. Web-ориентированный GRID-портал http://grid.icp.ac.ru Служит точкой доступа к трем ведущим российским GRID-полигонам: EGI-RDIG, СКИФ-Полигон, Национальная Нанотехнологическая Сеть Дубна, декабрь 2010

5. Веб-интерфейсдля подготовки данных, запуска и мониторинга квантово-химического пакета GAMESS-US и многопараметрических задач в распределенных средах Дубна, декабрь 2010

6. Сообщество и его интересы 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. • 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… Дубна, декабрь 2010

7. Проблемы создания и развития GRID сервисов • 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

8. Возможные способы решения проблем • Стимулирование пользователя (промышленного в первую очередь) для использования вычислительных GRID сервисов • отсутствие или минимальная оплата пользования GRID ресурсамина 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

9. Возможные способы решения проблем(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