ИПМ РАН | это... Что такое ИПМ РАН? (original) (raw)

Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН
(ИПМ РАН)
full .
Международное название Keldysh Institute of Applied Mathematics, KIAM
Основан 1953
Расположение Флаг России Москва
Юридический адрес 125047, Москва, Миусская пл., д.4
Сайт http://www.keldysh.ru/ Орден Ленина

Институт прикладной математики им. М. В. Келдыша РАН (ИПМ РАН) был создан для решения расчетных 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.

Содержание

История

История 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 расчетов. Так как подобные задачи часто оказывались на стыке научных дисциплин, коллектив института включал математиков, физиков, механиков, а также специалистов по вычислительной технике. Институт был награжден Орденом Ленина.

Ядерная физика

Одним из отделов института руководил Я. Б. Зельдович, крупный физик-теоретик, отвечавший за теоретические аспекты работ по созданию атомного и термоядерного оружия. Молодой А. А. Самарский выполнил первые реалистические расчеты 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.

Космонавтика

Динамика космических полетов, 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 расчетами оптимальных орбит, фактических траекторий и коррекций для всех космических полетов: 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 проведенное 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. Разрабатываются системы управления и навигации космических аппаратов в реальном времени с использованием глобальных спутниковых навигационных систем ГЛОНАСС. Космонавтикой занимаются и в других отделах. В частности в группе М. Я. Марова исследуют атмосферы планет. Изучаются перспективы дальних межпланетных полетов с использованием электроракетных двигателей[1]. ИПМ участвует в проектах «Фобос-грунт»[2] и «Радиоастрон».

Математика и математическое моделирование

Отдел теплопереноса возглавлял (до своего отъезда в США в 1989 году) И. М. Гельфанд, один из крупнейших математиков ХХ 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 А.Н. Тихонова). Он 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 привлек внимание к ее 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».

1970-е годы, новые направления

По мере роста и укрепления отраслевой науки значительная часть тематики под которую создавался институт передавалась в специализированные расчетные группы промышленных организаций. Изменилась и обстановка в стране. В атмосфере разрядки и экономических реформ ученые получили больше свободы в выборе задач в соответсвии 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[3]. Он также применил аналогичные методы моделирования к описанию процесса структуризации биологических макромолекул. [4]. 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), С. М. Соколова (системы технического зрения[5]), В. Е. Прянишникова (автономные гусеничные машины). Продолжаются также работы по созданию шестиногих шагающих аппаратов.

Компьютеры и программирование

Институт всегда снабжался наиболее современной вычислительной техникой которую могла поставить отечественная промышленность. Первые работы выполнялись еще на механических калькуляторах «Мерседес» большим штатом расчетчиков. В 1955 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. 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[6].

В настоящее время ведутся работы по созданию распределенных вычислительных систем на основе объединения нескольких суперкомпьютеров, для чего используются грид - технологии и разрабатываются специализированные операционные системы (DVM) .

Преподавательская и общественная деятельность

Большинство 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 ставший классическим учебник математической физики[7]. Д. Е. Охоцимский и Ю. Г. Сихарулидзе написали первый учебник по динамике космического полета. [8]

И. М. Гельфанд занимался математическим образованием школьников. Он составил программу лекций и семинаров ддя 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 внес значительный вклад в борьбу против проекта поворота течения северных рек на юг - плана грозившего по мнению многих учёных весьма серьезными экологическими последствиями.

Известные работы по годам

1949 — Д. Е. Охоцимский выполнил реалистический расчёт ударной волны ядерного взрыва в атмосфере[9].
1949 — И. М. Гельфанд и О. В. Локуциевский опубликовали знаменитый метод «прогонки» для решения неявных разностных схем, который фактически использовался в ИПМ с конца 1940-х годов[10]
1957 — Цикл статей Д. Е. Охоцимского и Т. М. Энеева в связи с запуском первого спутника[11]. [12].
1966 — Э. Л. Аким рассчитал параметр нецентральности («грушевидности») фигуры Луны [13].
1969 — Эффект Сюняева-Зельдовича, рассеяние реликтового излучения на электронах[14][15][16][17]
1989 — Первый атлас Венеры[18]

Директора

1953—1978 Келдыш, Мстислав Всеволодович, президент АН СССР, математик
1978—1989 Тихонов, Андрей Николаевич, академик РАН, математик
1989—1999 Курдюмов Сергей Павлович, член-корреспондент РАН, математик
1999—2008 Попов, Юрий Петрович, член-корреспондент РАН, математик

Известные сотрудники

Аким, Эфраим Лазаревич, член-корреспондент РАН, руководитель Баллистического центра
Бабенко, Константин Иванович, член-корреспондент РАН, математик, механик
Белецкий, Владимир Васильевич, член-корреспондент РАН, динамика космического полета
Гельфанд, Израиль Моисеевич, академик АН СССР, математик с мировым именем
Годунов, Сергей Константинович, академик АН СССР, математик
Егоров, Всеволод Александрович, доктор физ.-мат. наук, динамика космического полета
Забродин, Алексей Валериевич. член-корреспондент РАН, гидро- и газодинамика
Зельдович, Яков Борисович, академик АН СССР, ядерная физика и астрофизика
Кузнецов Евграф Сергеевич, доктор физ.-мат. наук, специалист по теории атомных реакторов
Лидов, Михаил Львович, доктор физ.-мат. наук, динамика космического полета
Ляпунов, Алексей Андреевич, член-корреспондент АН СССР, один из основоположников кибернетики в СССР
Малинецкий, Георгий Геннадиевич, доктор физ.-мат. наук, нелинейная динамика, клиометрия
Маров, Михаил Яковлевич, академик РАН, космонавтика
Мямлин, Анатолий Николаевич, доктор технических наук, конструктор ЭВМ
Охоцимский, Дмитрий Евгеньевич, академик РАН, космонавтика и робототехника
Платонов, Александр Константинович, доктор физ.-мат. наук, космонавтика и робототехника
Самарский, Александр Андреевич, академик РАН, математик
Сарычев, Василий Андреевич, доктор физ.-мат. наук, динамика космического полета
Семендяев, Константин Адольфович, доктор физ.-мат. наук, газодинамика
Сигов, Юрий Сергеевич, доктор физ.-мат наук, физика плазмы
Шура-Бура, Михаил Романович, доктор физ.-мат. наук, специалист по системному программированию
Энеев, Тимур Магометович, академик РАН, космонавтика и космогония
Яблонский, Сергей Всеволодович, член-корреспондент РАН, один из основоположников кибернетики в СССР

Выделившиеся организации

1955 — Вычислительный центр им. А. А. Дородницына РАН
1965 — Институт космических исследований РАН, создан на базе одного из отделов ИПМ для разработки научных программ космических полетов
1990 — Институт математического моделирования РАН, на базе отдела А.А. Самарского

Избранные монографии на русском

Избранные монографии на английском

Учебники и научно-популярные книги

Мемуары

Ссылки

Примечания

  1. ↑ Т. М. Энеев, Р. З. Ахметшин, Г. Б. Ефимов, М. С. Константинов, Г. Г. Федотов. Баллистический анализ межпланетных полетов космических аппаратов с электроракетными двигателями. Математическое. моделирование, т. 12, вып. 5, 2000, с. 33-38
  2. ↑ В.С.Авдуевский, Э.Л.Аким, Р.С.Кремнев, С.Д.Куликов, М.Я.Маров, К.М.Пичхадзе, Г.А.Попов, Т. М. Энеев. Космический проект «Фобос-грунт»: основные характеристики и стратегия развития. Космонавтика и ракетостроение. т. 19 с. 8-21, 2000
  3. ↑ Т. М. Энеев, Н. Н. Козлов. Модель аккумуляционного процесса формирования планетных систем. I. Численные эксперименты. Астрономический вестник. 1981. Т. 15, № 2, с. 80-94; II. Вращение планет и связь модели с теорией гравитационной неустойчивости. Астрономический вестник. 1981. Т. 15, № 3, с. 131-141.
  4. ↑ Т. М. Энеев, Н. Н. Козлов, Е. И. Кугушев. Процессы структуризации биомолекул. Результаты математического моделирования. Препринт ИПМ им. М. В. Келдыша РАН, N 69, 1995, с. 22 [1]
  5. ↑ С.М. Соколов, А.А. Богуславский. Графический интерфейс систем технического зрения на базе персональных компьютеров. Препринт ИПМ № 24, Москва, 1998
  6. ↑ В. Ф.Турчин, В. И.Сердобольский. Язык Рефал и его использование для преобразования алгебраических выражений // Кибернетика, 1969, №3, с.58-62
  7. ↑ А. Н. Тихонов, А. А. Самарский. Уравнения математической физики. M., Наука, 1966. 724 с
  8. ↑ Д. Е. Охоцимский, Ю. Г. Сихарулидзе. Основы механики космического полета. М., Наука, 1990. 445 с
  9. ↑ Д. Е. Охоцимский, Кондрашова И. Л., Власова З. П., Казакова Р. К. Расчет точечного взрыва с учетом противодавления. — Труды математического института им. М. В. Стеклова, т. 50, 1957, 65 с.
  10. ↑ И. М. Гельфанд, О.В. Локуциевский. Метод "прогонки" для решения разностных уравнений. В книге С.К. Годунов, В.С.Рябенький. Введение в теорию разностных схем. — Физматгиз, 1962.
  11. ↑ Д. Е. Охоцимский, Т. М. Энеев. Некоторые вариационные задачи, связанные с запуском искусственного спутника Земли. Успехи физических наук, том 63, № 1a, 1957, с. 33-50.
  12. ↑ Д. Е. Охоцимский, Т. М. Энеев, Г. П. Таратынова. Определение времени существования искусственного спутника Земли и исследование вековых возмущений его орбиты. Успехи физических наук, том 63, № 1a, 1957, с. 5-32.
  13. ↑ Э. Л. Аким. Определение поля тяготения Луны по движению искусственного спутника Луны «Луна 10». Доклады Академии наук СССР, 1966, том. 170, № 4.
  14. ↑ Sunyaev RA, Zel'dovich YB (1969). "The interaction of matter and radiation in a hot-model universe". Astrophys. Space Sci. 4 (3): 301-16.
  15. ↑ Sunyaev RA, Zel'dovich YB (1970). "Small-scale fluctuations of relic radiation". Astrophys. Space Sci. 7 (1): 3-19.
  16. ↑ Sunyaev RA, Zel'dovich YB (1972). "The observations of relic radiation as a test of the nature of X-ray radiation from the clusters of galaxies". Comm. Astrophys. Space Phys. 4: 173.
  17. ↑ Sunyaev RA, Zel'dovich YB (1980). "Microwave background radiation as a probe of the contemporary structure and history of the universe". Ann. Rev. Astron. Astrophys. 18: 537-60.
  18. ↑ В. А. Котельников, В. Л. Барсуков, Э. Л. Аким и др. Атлас поверхности Венеры. — Москва, Главное управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР, 1989

Wikimedia Foundation.2010.