На суперкомпьютере «СКИФ-Аврора ЮУрГУ», введённом в эксплуатацию в Южно-Уральском государственном университете весной 2010 года, решаются не только задачи фундаментальной науки. О том, как НИУ ЮУрГУ взаимодействует с предприятиями, выполняя прикладные исследования, рассказал декан факультета вычислительной математики и информатики, руководитель лаборатории суперкомпьютерного моделирования ЮУрГУ Леонид Соколинский.

Какие задачи решаются на суперкомпьютере «СКИФ-Аврора ЮУрГУ»?

— Всего в суперкомпьютерном комплексе сейчас решается 255 задач. По заказу московского предприятия «ФОРТ Технология», производящего и экспортирующего за рубеж облегчённые бронежилеты, наш университет выполняет научные разработки по их проектированию. В изготовлении таких бронежилетов используются стальные пластины и специальная баллистическая ткань. Испытывать их прочность на человеке рискованно, а знать, что с ними будет происходить при попадании пуль, – надо.

Наши учёные под руководством профессора, доктора технических наук Сергея Сапожникова создали очень сложную модель человеческого скелета, который подвергается поражению при выстрелах. На следующем этапе мы будем моделировать внутренние органы человека: желудок, сердце, почки.

Моделирование на суперкомпьютере позволяет с большой точностью рассчитать степень деформации баллистической ткани при её повреждении и определить параметры, при которых эта ткань не будет рваться.

Что это даёт заказчику?

— Стандартный способ испытания – с помощью пластилина, имитирующего тело, на который надевают бронежилет. Стоимость одного натурного эксперимента составляет несколько тысяч рублей, а их надо сделать не менее ста. 99 выстрелов моделируется на суперкомпьютере, а последний, контрольный, делается производителем в присутствии сертификационной комиссии. Этим мы экономим заказчику немалые деньги, а также время на разработку новых моделей бронежилетов – в 3–6 раз.

Какие ещё работы университет делает по заказам предприятий?

— Например, моделирование трикотажных изделий, которые по своим эксплуатационным характеристикам не уступали бы импортным. Как известно, трикотаж – весьма капризная ткань, и сделать из него идеально сидящее на женщине платье не так-то просто. Этот заказ мы выполняем для предприятия «Кыштымский трикотаж». Разработка модели отделом прикладных задач лаборатории суперкомпьютерного моделирования ЮУрГУ заняла примерно год, и аналогов в России не имеет.

Кроме того, на суперкомпьютере моделируются последствия техногенных катастроф на больших предприятиях. Одна из аварийных ситуаций – разрыв проржавевшей трубы, по которой под высоким давлением идёт газ. Мы рассчитали возможные последствия ситуации, когда разорвавшаяся труба падает на соседнюю, которая также разрывается – как в эффекте домино. Эта работа выполнялась под руководством профессора Александра Чернявского.

Ещё одна интересная задача – проектирование газовых и водяных счётчиков нового поколения по заказу промышленной группы «Метран». Он представляет собой трубку с рассекателем определённой формы и пьезоэлектрическим датчиком. Когда идёт газ, рассекатель создаёт вихри, а датчик их считает. Но чтобы сделать такое, казалось бы, простое и надёжное в эксплуатации устройство, нужно провести огромное количество экспериментов. Без суперкомпьютера на это ушли бы годы. Кроме того, не удалось бы обеспечить очень высокую точность расчётов.

Где эти счётчики будут использоваться?

— В ближайшей перспективе они найдут применение в жилищно-коммунальном хозяйстве.

Сотрудничаете ли Вы в области суперкомпьютерного моделирования с другими вузами?

— Мы входим в российскую гридсеть и кооперируемся с другими вузами в решении очень ресурсоёмких задач. Не так давно мы участвовали в разработке нового лекарственного препарата – антитромбина. Это более эффективный заменитель американского аналога, который мы пока импортируем. Проект выполнялся учёными Московского государственного университета, но мощности суперкомпьютера МГУ для решения этой задачи не хватило. Пришлось привлечь суперкомпьютеры ЮУрГУ, Уфимского, Томского и Нижегородского государственных университетов. Мы остановили все другие работы на нашем суперкомпьютере на двое суток. Зато совместные расчёты позволили в кратчайшие сроки сконструировать молекулярную структуру отечественного лекарства, препятствующего быстрой сворачиваемости крови.

Какова доля коммерческих заказов, выполняемых на Вашем суперкомпьютере?

— 35 процентов из 255 задач – это задачи прикладного, инженерного характера, которые выполняются в нашем суперкомпьютерном комплексе по заказам компаний. Остальные 65 процентов – это фундаментальные научные исследования, прежде всего в области квантовой физики, органической химии и молекулярной биологии.

Привлекаются ли к выполнению заказов фирм студенты?

— Такие задачи выполняют большие коллективы, в состав которых входят сотрудники лаборатории суперкомпьютерного моделирования, профессора нашего университета, аспиранты и наиболее талантливые студенты.