Раздел проекта "Создание учебно-научного центра вычислительной математики и информатики ММФ НГУ".

Совместными усилиями ИВТ СО РАН, ИСИ СО РАН и ИВМиМГ СО РАН, а также соответствующих кафедр ММФ НГУ выполнялась работа по эксплуатации учебно-научного центра. Подготовлены и размещены на сетевых ресурсах ИВТ СО РАН, ММФ НГУ, СУНЦ НГУ гипертекстовые учебники по курсу "Программный инструментарий математика" (см. рис. 20).

Руководителем проекта от ИВТ СО РАН, представителем кафедры математического моделирования и членом методического совета является к.ф.–м.н., доцент Л.Б.Чубаров.

Руководителем проекта от ИСИ СО РАН – к.ф.–м.н. С.В. Кузнецов.

Рис. 20.

Л. Б. Чубаров, Г. С. Хакимзянов "Аналитические вычисления и визуализация результатов. Программный инструментарий математика. Часть 2". / Учебное пособие. НГУ. Новосибирск. 1999, 74 стр.

Л. Б. Чубаров, Г. С. Хакимзянов "Анализ данных и подготовка публикаций. Программный инструментарий математика. Часть 3". / Учебное пособие. НГУ. Новосибирск. 1999, 64 стр.

Координатор – д.ф.–м.н., проф. В.Н.Касьянов (ИСИ СО РАН).

Организации – соисполнители проекта: НГУ, ИСИ СО РАН.

Осуществлена подготовка и издание книги В.А. Евстигнеев, В.Н. Касьянов "Сводимые графы и граф-модели в программировании".

Книга продолжает начатую авторами в 1989 году серию книг по алгоритмам на графах и их применению в информатике и программировании. Книга посвящена алгоритмам для сводимых и регуляризуемых графов, образующих, наряду с алгоритмами на деревьях и бесконтурных графах, описанными авторами в ранее подготовленных книгах, класс важных алгоритмов теории графов, широко используемых в программировании. В ней изложены необходимые определения, основополагающие факты и свойства, относящиеся к базисным алгоритмам обработки сводимых и регуляризуемых графов, приведены описания важных апробированных, а также новейших алгоритмов, привлекших внимание авторов. Рассмотрен ряд широко используемых в программировании граф-моделей, связанных с оптимизацией и автоматическим распараллеливанием последовательных программ, а также моделированием программ и систем при параллельной и распределенной обработке.

Книга состоит из одиннадцати глав, образующих две части. Каждая часть сопровождается небольшим вступлением, библиографическим комментарием и списком литературы. Объем книги – 18 п.л., тираж – 1000 экз.

Евстигнеев В.А., Касьянов В.Н. Сводимые графы и граф-модели в программировании. – Новосибирск: ИДМИ, 1999. – 288 c.

Подготовлены и предоставлены для отзыва рукописи двух книг: "Современные понятия и методы программирования" и "Практическое программирование".

Выведены фактор – уравнения для инвариантных решений полного кинетического уравнения Больцмана со степенным потенциалом межмолекулярного взаимодействия, зависящих от одной инвариантной переменной, и исследовано существование их обобщенных решений.

Grigoryev Yu.N., Meleshko S.V. Classificatiion of the Invariant Solutions of the Full Boltzmann Equation // Abstr. Invited Papers. WASCOM. 10 Int. Conf. on waves and stability in cont. media. (June 7-12, 1999, Vulcano, Italy) -1999. -P.17.

Григорьев Ю.Н., Мелешко С.В. Классификация инвариантных решений полного уравнения Больцмана кинетической теории газа // Тезисы докладов международной конференции "Математические модели и методы их исследования" (18-24 августа 1999г., Красноярск, Россия) -1999. -Красноярск: КГУ. -С.80.

Грант PCD833 издательской программы, а также грант IDA829w программы "Российская культура в Интернет".

Совместно с Мультимедиа лабораторией НГУ, ГФ НГУ и ГПНТБ СО РАН разработана система, предназначенная для публикации в Интернет научно-исследовательской и образовательной информации по истории книги. Система включает в себя серверную часть, состоящую из реляционной базы данных и исполнителя, предоставляющего объектно-ориентированный интерфейс к этой базе, и "тонких" HTML клиентов, предназначенных для разработчиков системы и ее пользователей. Следует отметить, что объектно-ориентированный интерфейс и возможность использования на клиентском месте стандартного Web-браузера позволяют работать с системой в достаточно комфортных условиях разработчикам, которые не являются специалистами в области баз данных и Интернет-технологий (палеографы, филологи, историки и др.). В рамках этой системы был разработан курс электронных лекций "Средневековое книжное искусство России и Франции: История миниатюры – История в миниатюре", использующий более 700 единиц хранения из базы данных системы.

Емельянов П.Г., Казаков В.Г., Лебедев И.А., Панина Н.Л. Учебно-исследовательская гипермедиа система по истории книги // Материалы научно-практической конференции "Новые информационные технологии в университетском образовании". – Новосибирск: ИДМИ, 1999. – С. 70–72.

Проект "Электронная библиотека Сибирского отделения РАН"
(Постановление Президиума Сибирского отделения РАН N 320 от 25.11.99)
Координатор проекта – д.ф.–м.н., профессор Федотов А.М. (ИВТ СО РАН).

Современные информационные технологии и широкое развитие сети Интернет вызвало к жизни принципиально новых видов информационных ресурсов – электронные публикации и коллекции, обличенные в форму электронных библиотек. Создание и организация доступа к электронным библиотекам является одной из важнейших задач информационной поддержки науки, культуры и образования. Важнейшей частью Информационной среды Сибирского отделения РАН, создаваемой в рамках проекта "Сеть Интернет Новосибирского Научного Центра", является информационная поддержка научных исследований, проводимых в Отделении, а также создание и развитие собственных информационных ресурсов, управление этими ресурсами и обеспечение использования информационных ресурсов мирового научного сообщества, представляемых сетью Internet, распространение своих достижений в виде электронных коллекций, атласов и информационных систем, а также в виде электронных публикаций и электронных библиографических ресурсов. В Отделении накоплена и постоянно собирается уникальная научная информация как по различным отраслям наук, так и по природному комплексу. Отсутствие единой технологии сбора информации, разобщенность ее как по месту хранения, так и по форме представления и что самое главное отсутствие информации об информации, не позволяют широко использовать эту информацию для интенсификации и кооперации междисциплинарных фундаментальных и прикладных исследований.

В силу независящих от нас причин, происходит непрерывное уменьшение внешних контактов сотрудников Отделения (особенно молодых), уменьшается число командировок, поездок на конференции, количество приходящих в библиотеки журналов и т.д., а это в свою очередь приводит к дальнейшему уменьшению количества информации об информации. Другим немало важным моментом, связанным с информационными ресурсами Отделения, является факт "гибели" информации, вызванный постоянным оттоком кадров исследователей и технического персонала, ответственного за ее хранение. Отсутствие основной информации (или отсутствие информации об этой информации), необходимой для научных сотрудников приводит к чрезмерной перегрузки внешних каналов сети Интернет ННЦ.

Для решения проблемы информационной недостаточности необходимо создание собственной универсальной информационной системы Отделения, в которой бы аккумулировались большая часть необходимой для сотрудников информации (как собственной, так и внешней), включая создание полнофункциональной системы об интеллектуальном потенциале Отделения (информационную систему об институтах и сотрудниках Отделения) и создание и поддержку "Электронной библиотеки Сибирского отделения РАН".

В рамках программы Сибирского отделения РАН "Электронная библиотека Сибирского отделения РАН" разработан и осуществляется целый ряд проектов поддержки работ по созданию информационных ресурсов с использованием Internet/Intranet технологий и организации системы доступа к информации через WWW сервис Internet (большая часть которых поддержана РФФИ, а также другими фондами).

На основе метода Г.И.Марчука разработаны комплексы алгоритмов и программ для нахождения областей, влияющих на состояние экологической обстановки воздушного бассейна охраняемого района, и оценки вкладов промышленных районов в загрязнение этого бассейна. Проведены вычислительные эксперименты с использованием метеорологических данных, которые показали, что на экологическую обстановку в Пуровском районе может оказывать влияние каждый из основных промышленных районов Западной Сибири, Урала и Кольского полуострова. Определена доля вклада Кольского, Норильского, Уральского и Западно-Сибирского промышленных районов в зимний период на примере декабря 1996 г. Показано, что выбросы из этих районов начинают оказывать влияние на экологическую обстановку в Пуровском районе спустя двое-трое суток.

Предложена методика оценки области влияния на картину загрязнения на основе построения ансамбля обратных траекторий. Проведены численные эксперименты по построению ансамбля обратных траекторий по фактическим (ежедневным) данным архива "Реанализ";

Rivin G.S., Voronina P.V. Transport of aerosols in Siberian region: the solution of the adjont equation // Research activities in atmospheric and oceanic modelling // 1999. – WMO/TD-No. 942. – P. 5.44-5.45.

Интеграционный проект СО РАН N 30. "Исследование и моделирование глобальных и региональных изменений климата, трансформации и переноса загрязняющих примесей в атмосфере Сибири".

Продолжены исследования по разработке методики усвоения метеорологических данных на основе субоптимального алгоритма фильтра Калмана. Проведены численные эксперименты, основанные на прогнозировании ансамблей, по изучению свойств упрощенных моделей, которые могут использоваться для расчета матриц ковариаций ошибок прогноза. Показана близость ковариационных матриц, посчитанных с помощью упрощенных моделей к матрице, посчитанной по исходной модели.

Выполнено исследование постановок "открытых" граничных условий, для МКЭ- МКО алгоритмов моделирования распространения волн цунами в реальных акваториях. Рассмотрены задачи о проходе плоской волны через границу расчётной области и о проходе волны под произвольным углом (распад начального симметричного возмущения). Получен удовлетворительный результат – амплитуда отражённой волы не превосходит 2% (в первом случае) и 10% (во втором) от амплитуды падающей волны. Повышение порядка граничного оператора не влияет заметным образом на амплитуду отражённой волны. При измельчении сетки численное решение приближается к "точному" решению, полученному при расчёте в большей области.

Климова Е.Г. Асимптотическое поведение схемы усвоения метеорологических данных, основанной на алгоритме фильтра Калмана // Метеорология и гидрология.– 1999. – N 8. – С.55-65.

Для уточнения модели мелкой воды, описывающей трансформацию длинной волны в прибрежной зоне и выход ее на "сухой" берег были рассмотрены способы учета дисперсии и диссипации энергии в прибрежной зоне. Расчеты, а также анализ данных из работ других авторов приводят к выводу о том, что влияние дисперсии на величину заплеска волны на наклонный берег незначительно, тогда как трение потока о дно в зависимости от угла наклона берегового откоса и высоты начальной волны может уменьшить величину заплеска на 5-10%. Так как для моделирования динамики наката применяются разностные схемы, характеризующиеся наличием аппроксимационной вязкости, то ее влияние следует минимизировать, в противном случае "линия подвижного уреза" (математически – огибающая семейства совпадающих характеристик гиперболической системы уравнений) размазывается и покрывает берег тонкой пленкой воды, что приводит к нефизическому явлению: при диссипации энергии волны зона затопления берега увеличивается. Разработаны разностные алгоритмы второго порядка аппроксимации, в том числе на подвижных сетках.

Федотова З.И. О расчетах динамики длинных волн при их выходе на неоднородный откос. // Современные методы математического моделирования природных и антропогенных катастроф, V научная конференция. Тезисы докладов. – Красноярск, ИВМ СО РАН, 1999. – С. 100-101.

Шокин Ю.И., Федотова З.И. О достижениях в теории разностных схем. // Вычислительные технологии. – 1999. – Т.4. – N 5. – С. 56-69.

Шокин Ю.И., Чубаров Л.Б. Очерк истории исследования проблемы цунами в Сибирском отделении Российской Академии наук. // Вычислительные технологии. – 1999. – Т.4. – N 5. – С. 70-105.

Молодежный проект СО РАН "Иерархическое моделирование пространственных трансзвуковых течений адаптивными методами".

Предложен эффективный метод расчета стационарных до- и сверхкритических течений на последовательности иерархически вложенных сеток, включая нерегулярные. В основе многосеточной технологии лежит предобусловленный метод Ричардсона нефакторизованного типа и алгоритм ускорения сходимости внутренних итерационных процессов по методу наименьших квадратов.

Результаты исследований докладывались на научной сессии Президиума СО РАН 15.04.99.

Для решения задачи внутреннего оценивания множеств решений интервальных линейных систем с неотрицательными матрицами предложен полиномиально сложный алгоритм, основанный на геометрическом свойстве "монотонности конфигурации" множеств решений. Предлагаемый подход позволяет получать максимальные по включению интервальные оценки и применим для внутреннего оценивания множеств решений интервальных линейных систем с прямоугольными (не обязательно квадратными) матрицами.

Результаты исследований докладывались на Объединенном ученом совете по математике и информатике СО РАН 18.05.99.

Обладатель гранта – к.ф.–м.н. И.В. Тарасюк (ИСИ СО РАН).

Сети Петри с невидимыми переходами – это мощный формализм, позволяющий моделировать параллельные системы, имеющие "скрытые", невидимые для внешнего наблюдателя компоненты. Данный формализм получается в результате добавления к алфавиту обычных, "видимых" действий, помечающих переходы сетей, нового "невидимого" действия, не учитываемого при анализе поведения специфицируемых систем. Таким образом, введение невидимых переходов значительно повышает описательную силу помеченных сетей Петри.

В рамках сетей Петри с невидимыми переходами введен и исследован широкий набор поведенческих эквивалентностей в семантиках от "интерливинговой" до "истинного параллелизма" и от "линейного" до "ветвистого времени", позволяющих абстрагироваться от структурных и поведенческих свойств моделируемых систем. Рассмотрены известные и введены новые понятия, включающие базисные эквивалентности (следовые, бисимуляционные и сохраняющие конфликт), а также обратные-прямые бисимуляционные отношения.

В результате получен методологически полный набор эквивалентностей в упомянутых семантиках, различающихся по степени учета таких базисных понятий, как параллелизм и конфликт, для сетей Петри с невидимыми переходами. Получена диаграмма взаимосвязей всех рассмотренных эквивалентностей, дающая возможность выбора наиболее подходящей точки зрения на моделируемые системы и предотвращающая возможное дублирование уже известных семантик.

Дана логическая характеристика обратных-прямых эквивалентностей, позволяющая рассуждать о поведении параллельных систем в терминах формул темпоральных логик. Выяснены композициональные аспекты сохранения поведенческих свойств моделируемых параллельных систем, то есть стабильность эквивалентностей относительно операции детализации, заменяющей переходы сетей на подсети определенного вида и соответствующей смене текущего уровня абстракции на более низкий. Таким образом, дается ответ на вопрос о том, какие эквивалентностные понятия могут быть использованы при нисходящей разработке систем.

Установлена взаимосвязь эквивалентностных отношений на подклассах сетей Петри с невидимыми переходами: на последовательных сетях, в которых невозможно параллельное срабатывание переходов и на сетях с видимыми переходами, не имеющих переходов, помеченных невидимыми действиями. Это позволило упростить сравнение сетей данных подклассов и выяснить роль параллелизма и невидимых действий в определениях эквивалентностей.

Tarasyuk I.V. t-equivalences and refinement // Proceedings of International Refinement Workshop and Formal Methods Pacific 98 (IRW/FMP'98), Work-in-Progress Papers, Canberra, Australia, September 29–October 2, 1998, Grundy, Jim; Schwenke, Martin and Vickers, Trevor, eds., Joint Computer Science Technical Report Series TR-CS-98-09, The Australian National University. – 1998. – P. 110–128.

Tarasyuk I.V. t-equivalences for analysis of concurrent systems modelled by Petri nets with silent transitions // Joint Bulletin of NCC&IIS. Ser.: Comp. Sci. – 1999. – N 12. – (To appear).

Обладатель гранта – к.ф.–м.н. Устименко А.П. (ИСИ СО РАН).

Предложен класс причинно-следственных структур с цветными фишками, где цвета фишек отмечают качественно различные ресурсы. Преимущества введенной семантики иллюстрируются на примере моделирования широко известной задачи "обедающих философов". Семантика цветных фишек позволяет компактно представлять моделируемую систему независимо от числа философов. Кроме того, выбранный способ введения семантики цвета позволяет сохранить стиль и схему определений обычных причинно-следственных структур.

Исследованы взаимосвязи полученного класса структур с цветными сетями Петри, предложенными Йенсоном. Построены алгоритмы отображения цветных причинно-следственных структур в цветные сети Петри и обратно – в двухуровневые цветные причинно-следственные структуры. Доказаны теоремы о корректности и полноте 'nb[ отображений в смысле так называемой строгой эквивалентности.

Построено иерархическое расширение класса причинно-следственных структур, предоставляющее хорошие средства композициональности и модульности. Введено понятие глобальных фишек, порождаемых узлами на некоторых направлениях передачи активности. Такой способ введения иерархии позволил сохранить стиль и схему определений обычных причинно-следственных структур, введя только дополнительную функцию глобализации на узлах и расширив соответствующим образом семантику функционирования структур.

Исследованы взаимосвязи полученного класса структур с иерархическими сетями Петри, предложенными и изучеными В.Е. Котовым.

Ustimenko A.P. Coloured cause-effect structures // Proceedings of the CSP'98, Berlin. – 1998. – P. 257–267.

Ustimenko A.P. Coloured cause-effect structures // Information Processing Letters. –1998. – Vol. 68, N 5. – P. 219–225.

Ustimenko A.P. Coloured cause-effect structures // Joint Bulletin of NCC&IIS. Ser.: Comp. Sci. – Novosibirsk. – 1999. – N 11. – P. 77–92.

Ustimenko A.P. Hierarchical cause-effect structures // Proc. of the 3^rd Intern. Andrei Ershov Memorial Conf. " Perspectives of System Informatics ", Novosibirsk, 1999. – Berlin a.o.: Springer, 2000. – P. 136–142. – (Lect. Notes Comput. Sci.; 1755).

В оглавление