Центр вычислительной физики МФТИ

Приглашаем вас заслушать доклад по поросетевым моделям в эту среду!

Автор: Шаббир Кафи Ул (аспирант 1 года, Центр образовательных программ ФАКТ)
Когда: 8 апреля, среда, 17:00
Где: Главный корпус, Физтех.Гараж, оффлайн
Название: Неоднородная сетевая модель для задач двухфазной фильтрации
Аннотация:
В докладе будет представлена неоднородная двумерная сетевая модель, представляющая собой регулярную систему цилиндрических капилляров. Пространственное распределение длины и радиуса капиллярных трубок моделирует неоднородность фильтрационно-емкостных свойств пористой среды. Предложен алгоритм распределения потоков фаз в узлах, обеспечивающий минимизацию поверхностной энергии контакта подвижных фаз со скелетом пористой среды. Показаны результаты применения модели для моделирования различных эффектов двухфазной фильтрации в неоднородной среде: капиллярная неравновесность, неустойчивость Саффмана-Тэйлора.

Ждем вас! 🙌

Продолжаем рубрику о сотрудниках Центра вычислительной физики

3 вопроса для Ивана Сорокина, студента 1 курса магистратуры, исследователя ЦВФ МФТИ.

1. (Карьера) Где вы видите точку приложения своих усилий на ближайшие 5 лет — в фундаментальной науке или в прикладных разработках?

Если наука — это про завтрашний день, то нужны люди, которые это "завтра" чуточку к нам приблизят. Но, отходя слишком далеко от прикладных задач, можно оторваться от текущей реальности. Поэтому мне всегда было интересно работать на стыке, там, где научная мысль и практическое применение идут рука об руку.

2. (Увлечение) Есть ли у вас туристическая мечта (место, где вы не были, но хотели бы побывать)?

Очень хотелось бы побывать в Исландии. Выбор этого места вдохновлён кадрами из кинофильма "Невероятная жизнь Уолтера Митти", особенно эпизод, где главный герой несется на скейте по дороге в городке Сейдисфьордюр. Этот же фильм вдохновил меня на покупку моего первого лонгборда.

3. (Философия) Что для вас значит «дом» — это географическая точка, сообщество людей или состояние покоя?

Дом для меня — это место, где тебя ждут.

Иван фокусируется на развитии вероятностных методов для решения задач математической физики. Данная область зародилась в прошлом веке благодаря польскому математику Станиславу Уламу. Когда ему было скучно в больнице, он решил оценить вероятность выигрыша в пасьянс — для этого он посчитал отношение выигрышей к проигрышам в огромном количестве разыгранных партий. Данный подход был применен для оценки параметров реакции деления нейтронов в ядерном реакторе и получил название метода Монте Карло в честь района казино в Монако из-за использования случайных чисел.

Как-то незаметно вышла новость про нашу совместную с коллегами из Института прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН и Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН статью в Journal of Colloid and Interface Science. Исправляемся!

Очень приятное чувство всегда испытываешь при завершении работы. Идея подобного исследования у нас возникла очень давно и как хорошо, что она воплотилась в жизнь. Научно-популярно про эти результаты можно почитать на новостном агрегаторе, но еще лучше читайте в оригинале, вдохновлейтесь и делайте свои исследования.

А если будут вопросы, мы рядом!

В эту среду состоится доклад коллеги из Лаборатории фундаментальных исследований искусственного интеллекта МФТИ о применении физически-информированных нейросетей.

Автор: Былинкин Дмитрий Андреевич (магистр 2-го курса МФТИ)
Когда: 25 марта, среда, 17:00
Где: Главный корпус, Физтех.Гараж, оффлайн
Название: Как агностический подход повышает стабильность обучения физически-информированных нейросетей
Аннотация: Идея обучения физически-информированных нейросетей состоит в минимизации функции потерь, содержащей невязки всех уравнений системы, а также ошибки граничных/начальных условий. С точки зрения оптимизации, одно из главных узких мест — градиентный конфликт, в результате которого оптимизационный процесс смещается в пользу одной из компонент потерь. В докладе будет рассмотрена переформулировка обучения физически-информированной нейросети как неевклидовой невыпукло-вогнутой задачи поиска седловой точки. Будут предоставлены теоретические гарантии сходимости, а также результаты численного исследования, в том числе на прикладных задачах аэродинамики.

Ждем всех заинтересованных!

Исследование фазовой диаграммы водорода при экстремальных давлениях

В нашей недавней работе с помощью молекулярной динамики с нейросетевым потенциалом DeePMD, подготовленным Николаем Щелкачевым, мы рассчитали линию плавления водорода в диапазоне 50–500 ГПа и исследовали его структурные, колебательные и электронные свойства. Полученная линия плавления хорошо согласуется с экспериментами и ab initio расчётами, при снижении сложности вычислений в тысячи раз. Мы показали, что при плавлении кристалла молекулярного водорода электропроводность возрастает примерно на шесть порядков, тогда как плавление атомарного водорода приводит к её трёхкратному снижению, что отражает фундаментальные различия между молекулярной и атомарной фазами плотного водорода.

На анимации можно увидеть шаг двухфазного расчёта, реализованного Славой Лукьянчуком. При фиксированных температуре и давлении мы наблюдаем, какая из фаз является более стабильной. В данном случае побеждает кристаллическая.

Сейчас Слава активно развивает статистические методы анализа короткоживущих кластеров, что позволит пролить свет на атомистические механизмы данных фазовых превращений.

Публикация в специальном выпуске журнала «Physics of Metals and Metallography» подготовлена по приглашению академика Н.В. Мушникова.

Рубрика, где мы говорим с коллегами не только о работе

Марина Карсанина подошла к вопросу креативно и подготовила наборы разных вопросов под конкретных людей.

3 вопроса для Ильи Копаничука, кандидата химических наук, старшего научного сотрудника ЦВФ МФТИ.

1. Бывали ли у вас моменты, когда хотелось уйти из науки, и что вас удержало?

Уйти из науки не хотелось, а вот покинуть академию мне пришлось. В конце 2021 года закрылся центр науки о данных в Сколтехе (CDISE), где я работал, и пришлось искать новое место. Тогда я устроился на работу в исследовательский отдел компании Антиплагиат. Однако, уже через год вернулся в академию по приглашению директора нашего центра Николая Кондратюка -- тогда это была небольшая лаборатория, где все надо было делать с нуля. Николай предложил мне полную свободу действий и поддержку одновременно -- а это редкое сочетание, надо брать. Сейчас так и продолжаю совмещать академическую научную работу с корпоративной -- оптимальное сочетание для тех, кто все успевает.

2. Занимаетесь ли вы спортом для «перезагрузки» мозга или предпочитаете пассивный отдых?

В отдыхе, как и в работе, главное, чтобы он был разнообразным. Считаю, что развиваться надо во всех направлениях, иначе скучно. Активно занимаюсь спортом -- КМС по силовому троеборью, периодически выступаю на соревнованиях, дважды занимал призовые места на кубке Москвы. Еще я гейм мастер настольных ролевых игр, вожу по системам Year Zero и True20. Раньше серьезно играл в Starcraft 2 -- на уровне мастера, выступал в любительских европейских лигах. Сейчас времени уже нет столько, даже на книги не хватает -- читаю всего по 1-2 книги в месяц.

3. Меняется ли со временем ваше отношение к смерти, и влияет ли на это ваша научная деятельность?

Да, меняется: после 30 друзей не становится больше, а только меньше, это нельзя не замечать. Научная деятельность помогает: все мы немного писатели, и наши публикации останутся в памяти человечества навсегда -- это сглаживает неизбежность конечности существования.

Приглашаем вас заслушать доклад по методам квантовой химии в этот четверг!

Авторы: Даниил Федотов, Владислав Зорин (Лаборатория структурного анализа и инжиниринга мембранных систем МФТИ)
Когда: 5 марта, четверг, 17:00
Где: Главный корпус, Физтех.Гараж, оффлайн
Название: Методы квантовой химии для изучения светочувствительных белков
Аннотация:
В докладе будут разобраны ключевые подходы квантовой химии к изучению и моделированию фотоактивных белковых систем на примере родопсинов.

Основные темы:
— Особенности применения методов КХ к большим макромолекулярным комплексам
— Современные стратегии расчёта фотоиндуцированных процессов
— Подходы к предсказанию фотохимических свойств хромофоров в белковой среде
— Методы оценки pKa протонированных аминокислотных остатков в фотоактивных системах

После доклада — открытое обсуждение. Будем очень рады видеть всех интересующихся квантовой химией, фотобиологией, биофизикой и компьютерным моделированием биомолекул!

Ждем вас! 🙌

Аспирант Денис Потапов, работающий в Центре вычислительной физики и AIRI, опубликовал статью в Communications Chemistry (open access)

TLDR: Саггрегировали несколько экспериментальных баз данных фотофизических свойств для молекул в растворителе (длины волны максимумов поглощения, флюоресценции и квантового выхода в оптическом диапазоне), сгенерировали для них пространственные структуры и провели тестирование графовых нейронных сетей на этих данных.
Использование конформаций молекул вместо плоских молекулярных графов позволило побить предыдущие бейслайны из литературы более чем на 30%
Основные инсайты: Для хемоинформатических задач крайне важны физически обоснованные данные, причем качество работы растет от точности и сложности выбранного метода расчетов для получения конформации. Экспериментальные базы данных бывают очень грязными, пришлось лично несколько недель вычищать датасет с обращением к первоисточнику в статьях, чтобы избавиться от очень странных молекул в датасете. В результате собрали 26369 пар молекула/растворитель, и заменили/удалили при очистке более 1000 молекул.

Также в феврале Денис участвовал в подготовке заявки на РНФ "РАСТВОР: Растворимость, Анализ, Сольватация и Термодинамиĸа Водных и Органичесĸих Растворов" — очень надеемся, что его наработки пригодятся в случае поддержки проекта.

У нас временное затишье с семинарами. Сегодня расскажем о том, как организована работа в Центре вычислительной физики.

Многие аспиранты сталкивались со сложностями самостоятельного пути, когда ты долгое время один на один со своей задачей. Для того, чтобы облегчить это состояние, мы проводим дейли два раза в неделю (идея Кирилла Герке). На них обсуждаются текущие вопросы, а при наличии возможности старшие коллеги делятся советами. Планы работ наши сотрудники ведут в таск-менеджере, лицензией на коллективное использование до 50 человек с нами поделился weeek!

Ну а с этого года мы решили еще и трехмесячное планирование провести, чтобы визуализировать потенциальные результаты. Мы считаем, что даже сложную теоретическую задачу возможно сегментировать на части.

Все это необходимо для того, чтобы не пропадать и не опускать руки.

А тем, кто давно не ощущал "чувство плеча", напоминаем — сегодня дейли!

Присоединяемся к поздравлениям студенческих команд МФТИ, занявших лидирующие места на XVII Всероссийском студенческом турнире физиков. Одним из руководителей команды "εmπirica" является Алексей Черкасов, младший научный сотрудник нашего Центра, в конце прошлого года защитивший кандидатскую диссертацию.

Команда "εmπirica" шла к этой цели три года и задачи, которые мы перед собой ставили, может решить только полноценный коллектив единомышленников, поэтому наша команда переросла в сообщество "εmπirica". Мы хотели бы выразить особую благодарность Даниилу Харитонову, Герману Назарову, Анне Дмитриевой, а также Артёму Фарафонтову и Максиму Быстрову за их вклад в общее дело. Мы хотим поблагодарить кафедру общей физики МФТИ и МКИ МФТИ за помощь в преодолении различных трудностей административного характера, а также Фонд целевого капитала МФТИ за поддержку такого замечательного мероприятия, как Всероссийский студенческий турнир физиков

— комментирует Алексей Черкасов

Разделение фаз в 3D: уравнение Кана-Хилларда в действии

Уравнение Кана-Хилларда описывает один из фундаментальных процессов в физике - разделение фаз в многокомпонентных смесях. Представьте, как капли масла выделяются из воды, только в микроскопическом масштабе и с гораздо более сложной геометрией! Это уравнение находит важное практическое применение в нефтегазовой отрасли, где позволяет моделировать течения многофазных смесей в пористых средах, что является критически важной задачей для оптимизации добычи.

На анимации Алексея Семенчука вы можете увидеть, как происходит этот процесс в 3D. Визуализация является частью работы на конференцию ПАВТ, и выполняется совместно с Олегом Рябковым и Николаем Евстигнеевым.

Сегодня мы побывали в гостях в Физическом институте им. П.Н. Лебедева Российской академии наук. В начале наш сотрудник Андрей Зубов рассказал о подходах к построению алгоритмов для квантовых компьютеров при решении задач обработки изображений и моделирования распределения нескольких флюидов в порах.

Затем уже сотрудники ФИАН подхватили инициативу и рассказали нам о базовых принципах устройства квантовых компьютеров на ионах в ловушках. А потом провели нас по лабораториям, где можно было увидеть отдельные части и собранные устройства, на которых сейчас проходят эксперименты.

Большое спасибо коллегам за организацию и интересное погружение в эту передовую область науки.