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

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

Квантово-статистический уровень расчет моделей с учетом ближайшего окружения кластеров атомов и малых молекул Иерархический многомасштабный подход к моделированию объектов от квантового до макроуровня Квантово-механический уровень малые кластеры из атомов (возможные в материале фазы) Кинетический уровень системы из 1000 и до 1 млн.атомов, т.е. объекты размером нм 3 a)эволюция квантовых неравновесных систем, состоящих из сотен кластеров b)методы молекулярной динамики (уравнения классической механики) для атомов и малых молекул, рассматриваемых как классические частицы Мезоскопический уровень вязкость, теплопроводность, коэффициенты трения, волновые процессы в элементах, мезо- и макроскопические процессы в материалах и т.д. Уровень сплошных сред и уровень конструкций определения параметров метода конечных элементов, реализующего модели сплошной среды и модели уровня конструкций, на основе теории механизмов и машин и теории сложных систем Дубна, декабрь 2010

Служит точкой доступа к трем ведущим российским GRID-полигонам: EGI-RDIG, СКИФ-Полигон, Национальная Нанотехнологическая Сеть Дубна, декабрь 2010 Web-ориентированный GRID-портал

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

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. Сообщество и его интересы Дубна, декабрь 2010 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…

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

Возможные способы решения проблем Стимулирование пользователя (промышленного в первую очередь) для использования вычислительных GRID сервисов –отсутствие или минимальная оплата пользования GRID ресурсами на 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

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