Departamentul de Fizică Computațională KFU

Departamentul de Fizică Computațională și Modelare a Proceselor Fizice este o subdiviziune științifică a Institutului de Fizică al Universității Federale Kazan (Regiunea Volga) . Inclus în Departamentul de Fizică al Institutului de Fizică KFU. Este unul dintre primele departamente de fizică computațională create în Rusia [1] [2] [3] . Catedra este specializată în domeniul științei materialelor fizice, în domeniul organizării de calcule performante legate de modelarea proprietăților fizice ale materiei condensate.

Informații generale

Departamentul de fizică computațională al Universității Federale din Kazan formează personal specializat în metode moderne de calcul , sisteme software, tehnologii informaționale și care au abilitățile de a lucra cu resurse de calcul de înaltă performanță , în special cu clusterul de calcul al Universității Federale din Kazan. [4] . La Departamentul de Fizică Computațională a KFU, studenții pot dobândi abilități în lucrul cu cele mai noi tehnologii informatice în legătură cu cercetarea fizică, precum și experiență în aplicarea cunoștințelor dobândite atât în ​​rezolvarea problemelor fizice actuale de cercetare științifică, cât și în procesul educațional.

Personalul didactic al Departamentului de Fizică Computațională este reprezentat de doctori și candidați în științe, care și sub îndrumarea cărora s-au desfășurat o mulțime de lucrări de cercetare, ale căror rezultate au fost publicate în publicații ruse și internaționale de top [5] [ 6] [7] [8] [ 9] [10] . Angajații Departamentului de Fizică Computațională al KFU sunt autorii monografiilor [11] [12] [13] [14] [15] și cărților [16] [17] dedicate termodinamicii, fizicii statistice și fizicii materiei condensate, care sunt folosite ca manuale pentru studenții specialități fizice și tehnice.

Procedura și condițiile de desfășurare a activităților catedrei sunt determinate de Regulamentul Departamentului de Fizică Computațională a Institutului de Fizică KFU [18] .

Istoricul departamentului

Istoria catedrei [2] [3] datează din îndepărtatul 1959 și este indisolubil legată de numele remarcabilului fizician Kamil Akhmetovich Valiev [19] , doctor în științe fizice și matematice, profesor, membru titular al Academiei de Științe ale URSS , membru titular al Academiei de Științe a Republicii Tatarstan, laureat al Premiului Lenin și laureat al premiului internațional E.K. Zavoisky [20] . După ce și-a terminat studiile postuniversitare la Universitatea de Stat din Kazan (KSU) în 1957, K. A. Valiev a început să lucreze la Institutul Pedagogic de Stat din Kazan (KSPI), unde și-a susținut teza de doctorat. În scurt timp, trecând de la un lector superior la șef al departamentului de fizică, în al cărui post a rămas din 1959 până în 1964, K. A. Valiev a creat o nouă școală științifică, care, ca parte a școlii științifice de rezonanță magnetică din Kazan cercetare, axată pe studierea problemelor materiei lichide prin metodele de rezonanță magnetică și spectroscopie optică. Activitățile științifice și organizatorice ale lui K. A. Valiev au fost distinse cu premii guvernamentale: două Ordine Steagul Roșu al Muncii (1971, 1981), Ordinul Revoluției din Octombrie (1988), Ordinele de Merit pentru Patrie , gradul IV (1999) și gradul I (2005) .

Din 1984 până în 2009, Departamentul de Fizică Teoretică a TSHPU, care este predecesorul Departamentului de Fizică Computațională al KFU, a fost condus de unul dintre cei mai proeminenți studenți ai lui K. A. Valiev - Renat Muzipovich Yulmetiev [21] , doctor în fizică și științe matematice, profesor, științe ale lucrătorilor onorati din Federația Rusă (2003), profesor onorific al Universității Umanitare și Pedagogice de Stat Tătar (2010).

În 2009, Anatoly Vasilievich Mokshin , doctor în științe fizice și matematice, expert al Academiei Ruse de Științe , expert al Ministerului Științei și Învățământului Superior al Federației Ruse , a devenit șeful departamentului Departamentului de fizică teoretică al Federației Ruse. TSHPU .

Data oficială de constituire a departamentului este 1 iulie 2011. În urma ședinței Consiliului Academic al Universității Pedagogice Umanitare de Stat Tătar , s-a decis redenumirea Departamentului de Fizică Teoretică în Departamentul de Fizică Computațională și Modelare a Proceselor Fizice [1] . În timpul existenței departamentului, oameni de știință precum A.A. Nefediev , A.I. Nefedeva , M.M. Zaripov, V.R. Nagibarov.

La momentul creării departamentului (2011) [1] , în Rusia exista un singur departament de fizică computațională a Universității din Sankt Petersburg (organizat în 1984 de academicianul S.P. Merkuriev ). În epoca așa-numitei „noui Rusii după 1991” departamentul este primul departament creat de fizică computațională. Curând, departamente similare au început să fie organizate în universitățile naționale, de exemplu, la MEPhI , MIPT , SFU , etc.

Personalul didactic

În acest moment, facultatea Departamentului de Fizică Computațională este reprezentată în totalitate de cercetători care au grade academice de candidați și doctori în științe. Profesorii departamentului sunt membri ai Consiliului Academic, ai consiliilor de disertație și ai comisiilor Institutului de Fizică al KFU.

• Mokshin Anatoly Vasilyevich - șef, doctor în științe fizice și matematice, profesor. Cursuri predate: Mecanica cuantică, Fizica stării solide, Metode matematice ale fizicii materiei condensate, Fizica stării lichide, Fizica modernă.
• Nefediev Yury Anatolievich — Doctor în științe fizice și matematice, profesor asociat. Discipline de predare: Astronomie, Spectroscopie neliniară, Managementul proiectelor științifice, Concepte de științe naturale moderne.
• Khusnutdinov Ramil Minnegayazovich — Candidat la științe fizice și matematice, profesor asociat. Discipline de predare: Mecanica clasică și SRT, Electrodinamica, Fizica nucleului atomic, Introducere în nanotehnologie, Inovații în tehnologia informației, Limbaje și metode de programare.
• Galimzyanov Bulat Nailevich — Candidat la științe fizice și matematice, conferențiar. Discipline de predare: Modelare computerizată, Proiectare computerizată, Proiectare, Modelare computerizată a proceselor.
• Demin Sergey Anatolievich — Candidat la științe fizice și matematice, profesor asociat. Discipline de predare: Inginerie și grafică pe computer, Tehnologii informatice în inovare și activitatea pedagogică, Probleme ale inovației, Sisteme automate de proiectare.
• Fayrushin Ilnaz Izailovici — Candidat la științe fizice și matematice, profesor asociat. Discipline de predare: Introducere în Fizica Plasmei, Tehnologia Informației în Inovare, Tehnologia Calculatoarelor în Inovare și Activități Educaționale, Concepte de Științe ale Naturii Moderne.

Activități educaționale

La implementarea activităților educaționale, tehnologiile informaționale sunt introduse și utilizate la catedră. Până în prezent, personalul departamentului a elaborat un set de resurse educaționale electronice privind modelarea computerizată a proceselor fizice [22] [23] [24] [25] [26] .

Activități de cercetare

Domenii cheie de activitate de cercetare:

Simularea proceselor dinamice în medii condensate

• Modelarea mecanică cuantică ( ab-initio ) a dinamicii atomice/moleculare;
• Modelarea dinamicii clasice (Newtonian, Langevin, stocastic, hidrodinamic);
• simulare Monte Carlo ;
• Descrierea teoretică a proceselor dinamice și a proprietăților structurale în medii condensate dezordonate (lichide, sisteme amorfe, cvasicristale, soluții, polimeri etc.);
• Construirea potențialelor efective de interacțiune interparticule;
• Dezvoltarea de noi metode de modelare (metode hibride, dinamică mezoscopică);
• Modelarea tranzițiilor de fază și a fenomenelor critice;
• Studii numerice ale influenței influențelor externe asupra proprietăților microscopice ale sistemelor condensate.

Studiul sistemelor complexe non-hamiltoniene (biologice, sociale, economice, geologice etc.) prin metode ale fizicii statistice și computaționale moderne

• Dezvoltarea metodelor de analiză a sistemelor complexe;
• Studiul fluctuațiilor și zgomotului în dinamica sistemelor complexe;
• Dezvoltarea algoritmilor de recunoaștere a modelelor;
• Investigarea efectelor memoriei statistice în dinamica sistemelor complexe.

Parteneri străini și domestici

Departamentul efectuează cercetări în comun cu institute și universități naționale și, de asemenea, cooperează activ cu parteneri străini, inclusiv Universität Augsburg , Sapienza - Università di Roma , Université Claude Bernard Lyon , Universitat Politècnica de Valènci și alții.

Cooperarea internațională

• Universität Augsburg (Austburg, Germania)
• Sapienza - Università di Roma (Roma, Italia)
• Universitatea Claude Bernard Lyon (Lyon, Franța)
• Universitat Politècnica de Valenci (Valencia, Spania)
• Universitatea din Londra (Londra, Marea Britanie)
• Institutul de Tehnologie din California (Pasadena, California, SUA)
• Universitatea din Johannesburg (Johannesburg, Africa de Sud)
• Universitatea din Tokyo (Tokyo, Japonia)

Cooperare cu instituții științifice și educaționale interne

• Centrul științific federal Udmurt al filialei Ural a Academiei Ruse de Științe (Izhevsk)
• Institutul de Fizică Teoretică. L.D. Landau (Moscova)
• Universitatea Tehnică de Stat din Moscova numită după N. E. Bauman (Moscova)
• Institutul de Fizică Termică, Filiala Ural a Academiei Ruse de Științe (Ekaterinburg)
• Institutul de fizică a presiunii înalte. L.F. Vereshchagin (IFVD RAS, Troitsk)
• Universitatea Tehnică Națională de Cercetare din Kazan A. N. Tupolev (Kazan)
• Institutul de Cercetare de Fizică și Chimie. L.Da. Karpov (Moscova)
• Universitatea de Stat Ulyanovsk (Ulyanovsk)
• Universitatea de Stat din Tver (Tver)

Premii și realizări

Studenții și absolvenții care studiază la catedră sunt titulari de premii și burse:

• bursă a primarului Kazanului
• Bursa președintelui Federației Ruse
• bursă specială de stat a Guvernului Republicii Tadjikistan
• bursă nominală pentru ei. R.M. Yulmeteva
• premiul personalizat al băncii Ak Bars în cadrul competiției republicane „50 de cele mai bune idei inovatoare pentru Republica Tatarstan”.

Departamentul Media

• Descoperirea KFU: Cum afectează presiunea aliajele amorfe?
• Oamenii de știință din Kazan au dezvoltat un model computerizat pentru testarea aliajelor metalice
• Studiul deformărilor nitinolului pentru a îmbogăți înțelegerea materialelor cu proprietăți vizate
• Răspunsul mecanic al nitinolului la deformări oferă o perspectivă asupra materialelor cu proprietăți vizate
• Efectul presiunii asupra aliajelor metalice amorfe
• Pe baza algoritmilor creați de fizicienii KFU, oamenii de știință suedezi au dezvoltat un pachet software unic
• Toate lichidele au proprietățile solide
• Experimentul confirmă că lichidele prezintă proprietăți ale corpurilor solide la scară microscopică
• Materialele amorfe vor fi utilizate în aplicații medicale și industriale
• Oamenii de știință KFU au sugerat când se va încheia regimul de autoizolare din Rusia
• KFU a găsit o modalitate de a urmări nanofisurile din metalele amorfe

Note

1. ↑ 1 2 3 Extras din protocolul nr. 15 al ședinței Consiliului Academic al Universității Umanitare și Pedagogice de Stat Tătare din 23 martie 2011
2. ↑ 1 2 Aganov A. V. Salakhov M. Kh. Istoria fizicii și astronomiei la Universitatea din Kazan timp de 200 de ani . - Kazan: Universitatea de Stat din Kazan, 2007. - ISBN 978-5-98180-443-4 , 5-98180-443-2.
3. ↑ 1 2 Sinitsyn O.V. Universitatea Pedagogică Umanitară de Stat Tătară din constelația universităților din Kazan (până la aniversarea a 130 de ani de la înființare)  // Filologie și Cultură. - 2006. - Emisiune. 5 . — S. 10–15 . — ISSN 2074-0239 .
4. ↑ Clusterul de calcul al KFU . (nedefinit)
5. ↑ Anatoly Vasilyevich Mokshin, lista publicațiilor științifice . (nedefinit)
6. ↑ Nefediev Yuri Anatolyevich, lista publicațiilor științifice . (nedefinit)
7. ↑ Khusnutdinov Ramil Minnegayazovich, lista publicațiilor științifice . (nedefinit)
8. ↑ Galimzyanov Bulat Nailevich, lista publicațiilor științifice . (nedefinit)
9. ↑ Demin Sergey Anatolyevich, lista publicațiilor științifice . (nedefinit)
10. ↑ Fayrushin Ilnaz Izailovici, lista publicațiilor științifice . (nedefinit)
11. ↑ Mokshin Anatoli Vasilievici. Dinamica microscopică a fluidelor simple / A.V. Mokshin, R.M. Iulmetiev. - Kazan: Centrul pentru Tehnologii Inovatoare, 2006 - 152c. . repository.kpfu.ru (1 ianuarie 2006). Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)
12. ↑ Mokshin Anatoli Vasilievici. Fluctuații și zgomote în sistemele complexe ale naturii vie și nevie / editat de R.M. Yulmeteva, A.V. Mokshina, S.A. Demina, M.Kh. Salahova. - Kazan: RIC . repository.kpfu.ru (1 ianuarie 2008). Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)
13. ↑ Mokshin Anatoli Vasilievici. Fenomene dinamice în sisteme complexe / editat de A.V. Mokshina, S.A. Demina, R.M. Khusnutdinova, O.Yu. Panishchev. - Kazan: Editura Ministerului Educației și Științei din Republica Tatarstan, 2011. - 308 p. . repository.kpfu.ru (1 ianuarie 2011). Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)
14. ↑ Galimzyanov Bulat Nailevici, Mokshin Anatoly Vasilievici. Dinamica moleculară în timpul transformărilor structurale și tranzițiilor de fază în sisteme dezordonate . repository.kpfu.ru (1 ianuarie 2017). Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)
15. ↑ Bulat Nailevich Galimzyanov, Anatoly Vasilyevich Mokshin, Ramil Minnegayazovich Khusnutdinov. Caracteristici fizice și mecanice ale sistemelor amorfe cu proprietăți viscoelastice locale neomogene . repository.kpfu.ru (1 ianuarie 2021). Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)
16. ↑ Fundamentele modelării dinamicii moleculare | Magazin online Mathesis . shop.rcd.ru _ Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)
17. ↑ Mokshin Anatoli Vasilievici. Fizica statistică a mediilor condensate dezordonate. Teorie și modelare (manual) . repository.kpfu.ru (1 ianuarie 2020). Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)
18. ↑ Regulamente privind Departamentul de Fizică Computațională KFU . (nedefinit)
19. ↑ [Academician K.A. Valiev. Valiev în memorii / [responsor. ed. A.A. Orlikovski]; Institutul Fizico-Tehnologic RAS. — M.: Nauka, 2015. — 183 p. ISBN 978-5-02-039091-1 (în trad.). ].
20. ↑ Premiul Internațional numit după E.K. Zavoisky . (nedefinit)
21. ↑ Yulmetiev Renat Muzipovici . (nedefinit)
22. ↑ Galimzyanov Bulat Nailevici, Mokshin Anatoly Vasilievici. Simularea pe calculator a proceselor fizice . repository.kpfu.ru (1 ianuarie 2017). Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)
23. ↑ Mokshin Anatoli Vasilievici. Fizica nucleară . repository.kpfu.ru (1 ianuarie 2017). Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)
24. ↑ Anatoli Vasilevici Mokshin, Ramil Minnegayazovich Khusnutdinov. Electricitate și magnetism: un ajutor didactic . repository.kpfu.ru (1 ianuarie 2021). Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)
25. ↑ Galimzyanov Bulat Nailevici, Mokshin Anatoly Vasilievici. Fundamentele modelării dinamicii moleculare . repository.kpfu.ru (1 ianuarie 2021). Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)
26. ↑ Anatoli Vasilevici Mokshin, Ramil Minnegayazovich Khusnutdinov. Culegere de sarcini pentru cursul „Fizică computațională” . repository.kpfu.ru (1 ianuarie 2021). Preluat: 8 octombrie 2022. (Rusă)

Literatură

• Aganov A. V. Salakhov M. Kh. Istoria fizicii și astronomiei la Universitatea din Kazan de peste 200 de ani. - Kazan: Universitatea de Stat din Kazan, 2007. - ISBN 978-5-98180-443-4, 5-98180-443-2
• Universitatea Pedagogică Umanitară de Stat Gafarov I. A. Tătar - 130 de ani. - TGGPU, Kazan: Idel-Press, 2006. - 288 p. — ISBN 5-87730-118-3
• Academicianul K.A. Valiev. Valiev în memorii / [responsor. ed. A.A. Orlikovski]; Institutul Fizico-Tehnologic RAS. — M.: Nauka, 2015. — 183 p. - ISBN 978-5-02-039091-1 (în traducere).
• Galimzyanov BN, Mokshin AV Fundamentele modelării dinamicii moleculare: un tutorial. M.-Izhevsk: Institutul de Tehnologii Calculatoare, 2018. - 106 p. — ISBN 978-5-4344-0532-4
• Mokshin AV Fizica statistică a mediilor condensate dezordonate. Teorie și modelare (manual). Kazan: Școala RIC, 2020. - 171 p.

Link -uri

• Institutul de Fizică Kazan (regiunea Volga) Universitatea Federală
• Site-ul oficial al departamentului