Важной составляющей деятельности ученых ОИФН РАН является трансляция нового научного знания в образовательную практику. Регулярно проводимые курсы повышения квалификации для преподавателей региональных университетов стимулируют введение в учебный процесс новейших достижений отечественной и мировой историографии. Учеными-историками подготовлено и опубликовано несколько комплектов инновационных учебных пособий для вузов и многочисленные учебные пособия для средней школы по всему циклу всеобщей истории от истории Древнего мира до Новейшей истории, учебник по истории России ХХ века. По инициативе ИВИ РАН проводится Всероссийское научно-методическое совещание «Проблемы методологии исследований, инновационные подходы и координация научно-образовательной деятельности в преподавании истории в высшей школе» (с 2003 г.), на котором была выработана программа подготовки новых учебников и учебных пособий для университетов. Эта работа продолжается в рамках научно-методического семинара «Историография, теория и методология истории: учебная литература нового поколения».

Перспективы развития отечественной исторической науки состоят, прежде всего, в подготовке обобщающих исследований по наиболее крупным проблемам, таким как взаимодействие власти и общества, взаимосвязь реформ и революций. Уже признана необходимость в дальнейшем расширении сравнительно-исторических исследований, призванных осветить место России в мировом историческом процессе.

Филологические науки. Современная академическая лингвистика ориентирована на обширное предметное поле (более 6000 языков), обладает теоретическим и методологическим потенциалом.

Фундаментальные языковедческие исследования в РАН ведутся на базе ИЯЗ РАН, ИРЯЗ РАН, ИЛИ РАН, а также в региональных научных центрах.

Мировое признание в области теоретической лингвистики получили Московская, Петербургская и Новосибирская типологические школы, школа теории функциональной грамматики, школа сравнительно-исторического изучения индоевропейских языков, московская семантическая школа и некоторые другие. Они успешно развиваются, хотя и нуждаются в более серьезной поддержке со стороны государства.

Главными направлениями исследований отечественных лингвистов являются:

1. Строение языков мира: типология языков, «контрастивная» и ареальная лингвистика, а также закономерности исторического развития языков.

2. Употребление языка в жизни человека: кроме социолингвистики и психолингвистики, ставших сравнительно недавно традиционными, активно в последние годы развиваются политологическая лингвистика, исследование языка науки и языков средств массовой информации. Результаты этих теоретических разработок прилагаются к детальному описанию многочисленных языков Российской федерации, а также ближнего и дальнего зарубежья.

3. Междисциплинарные аспекты этносоциальной и культурной истории в свете языковых данных в связи с комплексным изучением народов России,
а также зарубежных регионов.

4. Создание фундаментальных баз данных, служащих основой для выполнения названных выше задач и для выдвижения новых проблем перспективных исследований. Пример такой работы – национальный корпус русского языка и других языков России.

Современное состояние русистики в РАН характеризуется значительными достижениями в области современной, исторической и диалектной лексикогра-
фии – созданием многотомных академических словарей современного русского языка, исторических, этимологических и диалектных словарей и атласов. Важные результаты получены в области изучения русской разговорной речи и социолингвистических параметров функционирования русского языка. Создан и развивается масштабный Национальный корпус русского языка – инфор-мационная база, обеспечивающая объективность и достоверность суждений о современном состоянии и путях развития русского языка. Высокий уровень лингвистических и культурно-исторических обобщений достигнут в изучении древнерусских письменных памятников, в особенности новгородских берестяных грамот. Идеи отечественной школы лексической семантики получили всемирное признание. На их основе создан беспрецедентный в мировой лингвистике объяснительный словарь русских синонимов и сейчас идет работа над интегральным словарем русского языка. По теоретическому уровню русистика находится на одном из первых мест в мировой лингвистике, а по некоторым направлениям – на первом месте.

Одно из ведущих направлений отечественного языкознания связано с изучением языков народов Сибири.

Задачей академической науки о русском языке является экспертная оценка речевых инноваций с точки зрения их нормативности и закрепление норм литературного языка в нормативных словарях, грамматиках, справочниках по культуре речи. Решение этой задачи вытекает из положений Федерального Закона РФ «О государственном языке Российской Федерации». Для выполнения этой работы необходимо знание исторического развития языка, его диалектной, социальной, профессиональной и иной дифференциации. Поэтому академическая деятельность в области языковой нормализации русского языка опирается на всю совокупность лингвистических характеристик древних и современных текстов. Подобным образом организована работа с национальным языком во всех странах мира.

Основными направлениями литературоведческих исследований в учреждениях ОИФН РАН (ИМЛИ РАН, ИРЛИ РАН) остаются разработка общей и специальной историко-литературной проблематики, текстологическая, эдиционная и коммен-таторская подготовка научных изданий, разработка теоретико-литературных и смежных философско-эстетических проблем, а также архивно-документальное обеспечение проводимых исследований. Сегодня их результатами являются новые академические собрания сочинений русских писателей (А.С. Пушкина, Н.В. Гоголя, И.А. Гончарова, И.С. Тургенева, А.А. Фета, К.Н. Леонтьева, А.А. Блока, С.А. Есенина, В. Хлебникова, М.А. Волошина), издания литературных памятников и их сводов (Библиотека литературы Древней Руси), научные труды по широкому кругу историко-литературных тем.

В области изучения древнерусской литературы ученые РАН всегда занимали лидирующее положение. В 2008 г. академику А.А. Зализняку была присуждена Государственная премия РФ за исследование «Слово о Полку Игореве: взгляд лингвиста» (М., 2007).

Учеными РАН проводятся исследования по теории и методологии литературоведения, комплексному анализу основных проблем теории литературы в историческом освещении, изучению важнейших литературно-художественных течений XX века, анализу теоретико-литературных идей России и Запада, современных проблем теории литературы.

Одно из приоритетных направлений академического литературоведения связано с изучением различных этапов истории русской литературы, литератур Востока и Запада в свете установления основных закономерностей развития литературного процесса, разработки вопросов исторической поэтики.

Ведется работа по выпуску «Историй» национальных литератур; особое научное значение имеет подготовка новой «Истории русской литературы
XX века», отвечающей современному состоянию филологической науки.

Фольклористами РАН ведется многоаспектная работа по собиранию, архивации и систематизации памятников устного народного творчества, применению междисциплинарных подходов к изучению текстовых массивов произведений фольклорных жанров, использованию компьютерных технологий. Приобретает особую актуальность подготовка полного свода русского фольклора, а также фольклора других народов РФ, в частности, Сибири и Дальнего Востока.

Ещё одна проблема, требующая скорейшего решения: после распада Советского Союза оказались за рубежом или прекратили существование специальные журналы, такие как «Советское финно-угроведение», «Советская тюркология». Сложилась абсурдная ситуация: Россия, в которой проживают по самому скромному подсчёту 16 коренных тюркоязычных народов, не имеет специального научного издания, посвященного их языкам и культуре, а Германия издаёт такой журнал.

В области изучения русского языка и государственных европейских языков сейчас наблюдается недостаточное развитие исследований, посвященных синхронии и диахронии, лишь в отдельных научных центрах (главным образом, в Москве и Петербурге) ведется планомерная работа. Так, например, в России фактически нет специалистов по старофранцузскому языку, вузовское преподавание латыни и древнегреческого языка, важное для любой области исторической лингвистики, ограничивается элементарным курсом.

Достойное место в мировой лингвистике всегда занимала отечественная наука о языке. Существующие шесть центров изучения 126 языков народов России в силу недостаточного финансирования не имеют возможности развернуть полноценные экспедиционные исследования по сбору языкового материала. Во многом утрачены научные позиции таких традиционно сильных направлений российской лингвистики, как финно-угроведение, тюркология, монголистика. Мало внимания уделяется изучению языков Африки, Северной и Южной Америки, Австралии и Океании. Необходимо иметь отдельную программу для изучения редких языков.

Особенно востребована русистика в связи с развитием компьютерных технологий: для решения проблем искусственного интеллекта и общения с компьютером на естественном языке, создания моделей машинного перевода, разнообразных поисковых систем и других информационных задач.

ВАЖНЕЙШИЕ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

Номер и наименование направления фундаментальных исследований

(по Программе)

Результаты

1	2
I. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
1. Современные проблемы теоретической математики	Полностью классифицированы все конечные подгруппы в группе Кремоны плоскости (т.е. группы бирациональных автоморфизмов плоскости) с точностью до сопряжения над полем комплексных чисел. Таким образом, дан окончательный ответ на классический вопрос, восходящий к Бертини, С. Кантору, Виману и другим математикам конца 19-го века, об описании всех конечных подгрупп в группе бирациональных преобразований плоскости. Ключевым понятием квантовой теории информации является «сцепленность» − специфический род корреляции, отсутствующий в классических системах. Важный класс квантовых каналов связи образуют каналы, разрушающие сцепленность, в конечномерном случае подробно изученные в работах П. Шора и др. Проведено исчерпывающее исследование этого класса в бесконечномерном случае. Установлен критерий разрушения сцепленности для квантового гауссовского канала общего вида, позволивший найти ряд новых случаев, для которых известная гипотеза аддитивности пропускной способности выполняется в наиболее сильной форме. Доказано существование точек гладкости у любой субримановой метрики. Задача, решенная в работе, возникла сразу после обнаружения строго анормальных субримановых геодезических, минимизирующих длину (R. Montgomery, 1991), и считалась очень трудной. У нее есть несколько эквивалентных одинаково естественных формулировок и отсутствие решения сильно тормозило развитие субримановой геометрии. Установлено, что для любой ограниченной биортонормированной системы, определенной на сепарабельном метрическом пространстве с борелевски регулярной внешней мерой, существует ряд Фурье, расходящийся на множестве положительной меры. Этот результат, дающий широкое обобщение классической теоремы Колмогорова, относится к основным фактам современной теории меры и абстрактного анализа Фурье. Он потребовал создания принципиально новой конструкции и может иметь различные приложения, в том числе к биортогональным разложениям на римановых многообразиях. В работе дан принципиально новый способ построения резольвент, называемых адельными, для некоторого класса пучков абелевых групп на алгебраических многообразиях. Важнейший пример – пучки K-групп из высшей К-теории. В отличие от известных резольвент они обладают свойствами мультипликативности и контравариантности. Это позволяет описывать в их терминах произведения Масси на группах Чжоу, а также бирасширения над группами Чжоу. Полностью решена задача биголоморфной классификации для двумерных трубчатых областей и решена задача об описании собственных голоморфных отображений (конечных разветвленных накрытий) двумерных областей Рейнхарта. Для решений в шаре полигармонического уравнения или уравнения, отличающегося от него младшими слагаемыми, получено необходимое и достаточное условие существования предела в среднем квадратичном на границе. Критерий существования граничного значения получен и для решений произвольного эллиптического уравнения с постоянными коэффициентами в двумерной полосе. Для одного класса алгебр с экспоненциальным ростом доказано (совместно с А. Беловым) что ассоциированная алгебра Ли содержит нетривиальную свободную подалгебру. В частности, это верно для алгебры Ли L_n+2 с образующими x_1, . . . , x_n+2 и соотношениями: для всех k < n +1, любой коммутатор длины k, состоящий из менее чем k различных символов из {x_1, . . . , x_n+2}, равен нулю. Аналогичный результат верен и для групп. Впервые для известного уравнения Курамото–Сивашинского (1975 г.), описывающего неустойчивость в широком классе нелинейных явлений, доказаны теорема о глобальной разрешимости при ограниченных начальных данных и теорема о разрушении решений этого уравнения в многомерном случае. Для доказательства этих результатов разработан новый подход к исследованию рассмотренных проблем. В некоторых традиционно считающихся хаотическими областях фазового пространства гамильтоновых систем с двумя степенями свободы и их дискретных аналогов доказано существование островков устойчивости, окружающих эллиптические периодические орбиты. Суммарная мера этих островков имеет тот же порядок, что и мера рассматриваемой хаотической области. Развит метод А.В. Погорелова изометрических деформаций развертывающихся поверхностей, имеющий прикладное значение, например, в самолетостроении. Построено семейство специальных изометрических вложений поверхности прямого кругового конуса в трехмерное евклидово пространство в виде кусочно гладкой ворончатой поверхности, а также поверхностей платоновых тел в виде кусочно гладких замкнутых поверхностей, не имеющих плоских кусков. Высказана гипотеза, что аналогичные вложения допускают поверхности всех трехмерных выпуклых многогранников. (МИАН) Детально изучено однопараметрическое семейство сигма-конечных мер на множестве распределений, инвариантных относительно бесконечномерной коммутативной группы мультипликаторов картановского типа. Выяснены связи этих мер с мерами Пуассона–Дирихле и предложены их обобщения. Вычислена асимптотика преобразования Лапласа их конечномерных аппроксимаций. Мера впервые возникла в контексте теории представлений групп токов и имеет серьезные приложения в этой теории. Получено сильное продвижение в обратных задачах геофизики и установлена связь этих задач с геометрической задачей о минимальном заполнении. Для метрик, достаточно близких к плоским, доказана как гипотеза Митчела о глобальной жесткости римановой метрики относительно функции граничного расстояния, так и минимальность таких метрик в смысле заполняющего объема по Громову. Формализм Баталина-Вилковысского и формализм фейнмановских диаграмм применен для вычисления континуальных интегралов. Доказано свойство симплициальной локальности для действия дискретной BF-теории на триангуляции, вычислено точно действие для 1-симплекса и пертурбативно для симплекса старшей размерности. Получены аналогичные результаты для дискретной BF-теории на клеточном разбиении многообразия на кубы. В качестве приложения получены точные результаты для эффективного действия BF-теории на когомологиях де Рама для окружности и бутылки Клейна. Получены результаты, позволяющие вычислить распределение функционалов от диффузии со скачками, которые остановлены в момент выхода из интервала. Для броуновского движения с экспоненциально распределенными скачками, происходящими в пуассоновские моменты времени, получены явные формулы для преобразования Лапласа совместного распределения момента выхода и величины перескока. Выявлены связи уравнения Беллмана с вырожденным уравнением Монжа–Ампера. Построен унифицированный метод нахождения функций Беллмана, годящийся для многих конкретных задач анализа. Найдены функции Беллмана для слабой формы неравенства Джона–Ниренберга и для теоремы вложения Карлесона. Получены новые оценки точности сильной аппроксимации в многомерном принципе инвариантности для сумм независимых неодинаково распределенных случайных векторов с конечными моментами степенного порядка. Результаты усиливают соответствующие оценки У. Айнмаля, относящиеся к случаю одинаково распределенных векторов. (ПОМИ РАН) Рассматривалась задача о разложении Фишера в пространстве целых функций H(C^N). Решение задачи тесно связано с решением глобальной задачи Коши для дифференциальных операторов в частных производных с постоянными коэффициентами. Получен следующий результат: пусть P(z) – произвольный многочлен, P(z) – сопряженный многочлен, получаемый из P(z) заменой коэффициентов на комплексно-сопряженные. Тогда любая функция f из H(C^N)  представляется в виде суммы f = f₁ + f₂, где функция f₂является решением уравнения P(d/dz)y = 0, а функция f₁делится на многочлен P(z). Показано, что все уравнения на решетке, принадлежащие к известному списку Адлера-Бобенко-Суриса (АБС), задают преобразования Беклунда для частных случаев интегрируемой дискретной версии уравнения Кричевера–Новикова. Это позволяет, в частности, строить новые высшие симметрии для АБС уравнений. Исследована асимптотика по малому параметру решений системы уравнений Ландау-Лифшица с медленно меняющимися коэффициентами и малыми диссипативными слагаемыми. Эти уравнения представляют собой математическую модель для одноосного ферромагнетика в нестационарном магнитном поле. Построенные асимптотики позволяют описать эффект перемагничивания и выявить влияние параметров внешнего магнитного поля и диссипации на устойчивость этого процесса. (ИМ с ВЦ УНЦ РАН) Доказана теорема о сохранении гензелевой рациональности нормированных полей при циклических p-расширениях. Как следствие, получено выполнение AKE-принципа для гензелева ручного поля. Получен отрицательный ответ на вопрос Ф. Стефана о совпадении условий существования алгоритмов индуктивного синтеза программ для порождения семейства множеств конечных текстов по конечным выборкам и предельной эквивалентности любых вычислимых представлений этих семейств. Получена полная характеризация типов изоморфизма главных идеалов полурешетки арифметических m-степеней. Для каждой конечной простой линейной группы над полем четного порядка описаны все изоспектральные ей конечные группы. В частности, доказано, что любая такая линейная группа почти распознаваема, а также установлено, при каких условиях она является распознаваемой. Установлена распознаваемость среди накрытий простых линейных групп проективной размерности, отличной от четырех, и найден пример нераспознаваемой среди накрытий группы размерности четыре. Получены достаточные условия абсолютной непрерывности функций соболевского типа, удовлетворяющих неравенству Пуанкаре на s-регулярных метрических пространствах. Доказана теорема Михлина об ограниченности в Lp, 1<p<¥, одного класса сингулярных интегральных операторов, действующих на функции, заданные в областях групп Карно. Завершен цикл работ, посвященных изучению вероятностей больших уклонений сумм независимых одинаково распределенных случайных векторов. Получены интегролокальные теоремы для уклонений на границе и вне крамеровской области, а также для сверхбольших уклонений. (ИМ СО РАН) Разработана теория и алгоритмы для вычисления локальных и асимптотических разложений решений системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Разработанная теория основана на методах степенной геометрии, обобщает результаты, полученные ранее для одного уравнения, и пригодна для системы уравнений с любыми особенностями. (ИПМ РАН) Получены новые критерии выполнения весового неравенства Харди с переменными пределами интегрирования для всех 0<p, q<∞. В качестве приложения решена задача характеризации соответствующего неравенства для оператора геометрического среднего. (ВЦ ДВО РАН) Доказан асимптотический закон распределения простых чисел среди значений знаменателей непрерывных дробей почти всех вещественных чисел. (ИПМ ДВО РАН) В равномерно полной векторной решетке установлена взаимосвязь между двойственностью Минковского и однородным функциональным исчислением. Это позволяет расширить метод линеаризации (или метод огибающих) и выработать единообразный подход к порядковому исчислению и доказательству классических неравенств для положительных линейных и билинейных операторов. (ИПМИ ВНЦ РАН) Получены предельные распределения максимальной степени и числа вершин заданной степени в условных случайных графах Интернет-типа при условии, что число ребер графа известно. (ИПМИ КарНЦ РАН) Проведен качественный анализ основных типов нагруженных дифференциальных, интегральных и функциональных уравнений. Установлена существенная взаимосвязь нагруженных уравнений и краевых задач со смещением, предложено эффективное применение к решению локальных и нелокальных задач для обыкновенных и в частных производных дифференциальных уравнений. Исследован широкий класс прямых и обратных краевых задач со смещением для линейных уравнений основных и смешанных типов, в том числе, со знакопеременной характеристической формой и в областях, содержащих внутри себя более одного интервала линии параболического вырождения. (НИИ ПМА КБНЦ РАН) Для транзитивных на вершинах групп автоморфизмов конечных графов завершено описание стабилизаторов вершин с локально примитивным лиевым действием. Задача восстановления стабилизатора вершины конечного графа в транзитивной на вершинах группе автоморфизмов по его ограничению на окрестность вершины привлекает внимание с середины прошлого века. С помощью теории характеров конечных групп найдены возможные порядки и подграфы неподвижных точек автоморфизмов дистанционно регулярного графа диаметра 4, являющегося накрытием графа Хигмена–Симса. В частности, группа автоморфизмов такого накрытия не может транзитивно действовать на множестве антиподальных классов. Указанный метод удалось применить к графам, для которых вторая матрица собственных значений не является рациональной. Для задач линейного и выпуклого программирования предложены новые конструкции логарифмических барьерных функций, включающие в себя наряду со штрафным коэффициентом векторные параметры сдвига ограничений, играющие роль двойственных переменных. В результате повышается степень гладкости внутренних оптимизационных подзадач в классическом методе штрафов и вычислительная эффективность последнего. Построены классы всплесков из целых функций экспоненциального типа, являющиеся одновременно интерполяционными и ортогональными на вещественной оси. Частичные суммы интерполяционных и ортогональных разложений и их производные аппроксимируют с наилучшим порядком функции и их соответствующие производные. Результаты распространены на классы периодических функций. (ИММ УрО РАН)
2. Математическая физика и математические проблемы механики, физики и астрономии	Обоснована процедура сведения задачи факторизации матриц-функций к решению фредгольмовских уравнений. Факторизация матриц-функций позволяет получать решения ряда новых сложных задач математической теории дифракции. Используя некоторые приемы теории потенциала удалось доказать корректность классической задачи дифракции плоской волны на прозрачном клине. Метод статистического анзаца Бете применен к вычислению статистической суммы для четырехвершинной модели. Для фиксированных граничных условий установлена связь между скалярным произведением векторов состояния и порождающими функциями плоских разбиений. Построена модель покрытий на периодической решетке. (ПОМИ РАН) С помощью преобразования Мутара построены двумерные операторы Шредингера с быстро убывающими гладкими потенциалами и нетривиальными L₂-ядрами и распадающиеся за конечное время решения уравнения Веселова-Новикова с быстро убывающими гладкими начальными данными Коши. Разработана новая параметризация неизвестных в уравнениях нелинейной теории упругости, обеспечивающая корректность (локальную на гладких решениях) задачи Коши. Установлена нетеровость краевых задач в Rⁿ₊ для квазиэллиптических систем, получены необходимые и достаточные условия разрешимости в соболевских пространствах. Доказаны теоремы об изоморфизме для классов матричных квазиэллиптических операторов в Rⁿ в специальных шкалах весовых соболевских пространств. (ИМ СО РАН) Исследована сходимость по Моско интегральных функционалов, определенных на пространстве интегрируемых с квадратом функций со значениями в гильбертовом пространстве. Интегрантами у этих функционалов являются зависящие от времени собственные, выпуклые, полунепрерывные снизу функции, определенные на гильбертовом пространстве. (ИДСТУ СО РАН) Для одномерной и двумерной задач о неоднородной релаксации при решении уравнения Больцмана и модельных кинетических уравнений для газовых смесей простых газов, а также для газов с внутренними степенями свободы впервые получены результаты, свидетельствующие о неклассических закономерностях процессов переноса. Дан полный математический анализ и проведены численные исследования сингулярной нелинейной краевой задачи, возникающей в гидромеханике и нелинейной теории поля при моделировании фазовых переходов в сложных средах. Для функции Лауричеллы – обобщения гипергеометрической функции на случай многих переменных – получены новые формулы ее аналитического продолжения на всю комплексную плоскость по каждому из переменных. (ВЦ РАН) Методом корневых трансфер-матриц исследованы модель Изинга на треугольной решетке и четырехлинейная модель типа Изинга на квадратной решетке. Для этих моделей выявлена картина расположения сингулярностей свободной энергии в различных областях значений параметров взаимодействия узла решетки с внешним полем и с соседними узлами. (ИПМ ДВО РАН) Исследование посвящено задаче навигации движущегося аппарата по геофизическим полям. Задача состоит в том, чтобы по фрагменту реального поля, снятому аппаратом, и хранимой на борту информации о поле в целом (эталону) определить параметры движения аппарата. Предлагаются математические модели процесса навигации, новые экстремальные задачи, возникающие в связи с проблемами информативности поля и экономного хранения эталона поля. Наряду с традиционным представлением поля как матрицы интенсивностей, рассматривается способ задания поля в форме контуров. (ИММ УрО РАН)
3. Вычислительная математика, параллельные и распределенные вычисления	Разработана, реализована и открыта к свободному доступу в интернете модульная вычислительная технология для решения краевых задач с использованием адаптивных конформных симплициальных сеток. Разработаны общий подход для построения оптимальных алгоритмов вычисления билинейных форм над полем из двух элементов и алгоритмы умножения полиномов с мировым рекордом по числу операций. Разработаны и исследованы алгоритмы решения задачи вариационного усвоения данных наблюдений о температуре поверхности океана для полной нелинейной системы уравнений гидротермодинамики с целью восстановления функций потоков тепла. (ИВМ РАН) Разработан и реализован комплекс программ глобальной оптимизации функций многих переменных. Основой комплекса является метод неравномерных покрытий, разработанный в ВЦ РАН. Параллельный вариант метода реализован на многопроцессорных вычислительных системах с распределенной памятью. Проведено экспериментальное исследование эффективности на различных тестовых задачах оптимизации. В частности, успешно решались задачи построения молекулярных кластеров. Предложен метод вычисления дискретных кривизн в задаче приближения тел многогранниками. Показано, что сходящаяся последовательность пар двойственных (локально-полярных) многогранников позволяет не только приблизить площадь поверхности тела и его объем, как это было предложено в классическом методе исчерпывания Архимеда, но и построить сходящуюся кусочно-аффинную аппроксимацию многомерного сферического отображения. Градиент кусочно-аффинного отображения задает естественную кусочно-постоянную аппроксимацию многомерного тензора кривизны, а также естественную аппроксимацию энергий изгибания поверхности. Построена и исследована новая бикубическая конечно-элементная (КЭ) аппроксимация задачи Неймана для уравнения Пуассона в полосе при условии периодичности вдоль нее, обеспечивающая, в отличие от бикубической аппроксимации по общепринятой схеме метода КЭ с аппроксимацией граничного условия как естественного краевого, 4-й порядок точности для всех сеточных значений численных решений. Мультиоператорные схемы рекордно высоких порядков (7-9), оптимизированные для разрешения мелких деталей решений, были использованы для численного моделирования генерации звука до- и сверхзвуковыми струями. Расчеты выявили возможность правильного описания возмущений давления, амплитуда которых характеризуется очень малыми величинами (порядка 10^–5-10^–6) по сравнению со средним значением порядка единицы. (ВЦ РАН) Произведено тестирование суперкомпьютера МВС100К. Продемонстрирована возможность запуска задач с использованием всех процессоров системы, проверена устойчивость работы системы. В комплексе программ Noisette реализовано гибридное распараллеливание MPI+OpenMP, которое позволяет более эффективно использовать суперкомпьютеры с многоядерными узлами. В тестовом расчете на 1280 процессорах был получен выигрыш в производительности около 20% по сравнению с MPI распараллеливанием. Выполнена серия расчетов реальных трехмерных акустических задач. (ИММ РАН, МСЦ РАН) Предложен способ сплайн-интерполяции функций одной переменной с большими градиентами, основанный на выделении аддитивной составляющей, задающей основной рост. Показано, что формулы линейной и квадратической сплайн-интерполяции обладают равномерной точностью на априорно сгущающихся сетках. Построены новые параллельно реализуемые весовые алгоритмы метода Монте-Карло с конечной дисперсией для оценки функционалов и их параметрических производных от решения уравнения переноса излучения с учетом поляризации. Предложены и исследованы три итерационных метода бисопряженных направлений в подпространствах Крылова для решения систем линейных алгебраических уравнений с несимметричными матрицами: алгоритмы бисопряженных невязок, сдвоенных бисопряженных невязок и стабилизированных бисопряженных невязок, реализуемые с помощью экономичных двучленных рекурсий. Разработан новый алгоритм выбора параметра сглаживания в задачах приближения сплайнами, базирующийся на представлении невязки сглаживающего сплайна в ряды по степеням оператора невязки и дополнительного к нему оператора. Исследован и разработан язык асинхронного параллельного программирования численных алгоритмов АСПЕКТ, позволяющий производить группирование фрагментов вычисления для поиска субоптимального размера. Разработаны фрагментированные версии широко используемых численных алгоритмов и написаны реализующие их 3-мерные параллельные программы. Разработан новый алгоритм параллельной реализации асинхронных вероятностных клеточных автоматов, полностью сохраняющий стохастичность процесса. Построена ассоциативная версия алгоритма Рамалингама для динамической обработки подграфа кратчайших путей с выделенным стоком после удаления из графа одной дуги. Разработан генератор форм пользовательского интерфейса на основе онтологий предметных областей. Разработан программный инструмент – репозитарий, позволяющий организовать надежное хранение данных и структурировать их по разнообразным тематическим коллекциям. Разработана вычислительная методика анализа данных сейсмического мониторинга для контроля процесса подготовки сильного землетрясения в выделенной очаговой области. Сейсмический процесс рассматривается в координатах «магнитуда – время», что позволяет анализировать во времени изменение формы «энергетического сигнала» от потока изучаемых сейсмических событий, выделяя при этом так называемый «прогностический энергетический» клин. (ИМ СО РАН, ИВМиМГ СО РАН, ИВМ СО РАН) Предложены неклассические классы корректности функций с изолированными особенностями (дельта-образные формы, разрывы первого рода, изломы). Построены новые регуляризирующие алгоритмы аппроксимации положений особенностей функции, являющейся решением операторных уравнений 1-го рода. (ИММ УрО РАН) Предложена и исследована модель фейеровских процессов с аттрактантами, гарантирующая как решение задачи допустимости, так и сходимость к выделенным подмножествам допустимого множества. (ИАПУ ДВО РАН) Разработан математический аппарат исследования обратных задач и задач управления для стационарных моделей гидродинамики, тепломассопереноса и магнитной гидродинамики. Установлены новые априорные оценки решений задач управления. Разработаны эффективные численные алгоритмы их решения и установлены достаточные условия сходимости. На примере задачи обтекания кругового цилиндра плоским потоком вязкой жидкости в канале продемонстрирована возможность обеспечения безотрывного обтекания и значительного уменьшения коэффициента лобового сопротивления за счет оптимального нагрева поверхности цилиндра и близлежащих участков стенок канала. (ИПМ ДВО РАН)
4. Математическое моделирование в науке и технике	Предложены математические методы решения общей «обратной задачи» материаловедения - определения набора химических элементов и соответствующих ему типов кристаллических структур при поиске материалов, имеющих заданные свойства. Развиты оптимизационные методы и алгоритмы, позволяющие моделировать кристаллические структуры для определенных классов веществ. (ВЦ РАН) Создана новая модель климата с разрешением: в атмосфере – 2.5´2 градуса по долготе и широте и 21 уровнем по вертикали; в океане – 1´0.5 градуса по долготе и широте и 40 уровнями по вертикали. Проведен анализ неопределенностей, связанных с физико-математическим описанием в климатических моделях процессов взаимодействия атмосферы и криолитозоны. Установлены основные факторы, определяющие адекватное воспроизведение глобальными моделями термодинамического режима вечной мерзлоты. На основе численного моделирования исследованы долгопериодная эволюция климата вод и морского льда Северного Ледовитого океана и механизмы, ответственные за формирование и изменчивость современного климата Арктики. Построена модель газовой и аэрозольной динамики с учетом гетерогенных процессов на поверхности частиц. Проведена оценка информационного содержания данных летных испытаний гиперспектрометра для выбранных тестовых участков территории Тверской области. Разработана математическая модель регуляции энергетического баланса организма. (ИВМ РАН) Проведено численное моделирование и теоретическое исследование аэроакустики сверхзвуковой недорасширенной струи, истекающей в затопленное пространство. Получены новые результаты, которые опровергают существующую теорию образования дискретного звука, известного в литературе как скрич-тон (screech-tone), согласно которым скрич струи является результатом взаимодействия ударно-волновой структуры и вихрей, бегущих вдоль границы струи. (ИПМ РАН) Разработанная оригинальная двумерная макроскопическая модель потоков автомобильного транспорта в условиях синхронизованного движения обобщена на случай многофазного потока (под фазой подразумевается группа транспортных средств, объединенных одинаковыми характеристиками или целями). Новая модель позволяет учитывать не только реальную геометрию магистрали и ее многополосность, но и неоднородность транспортного потока. Адекватность модели подтверждена многочисленными тестовыми расчетами, имитирующими различные дорожные ситуации. Для оптимизации работы безопасного быстрого ядерного реактора проведено сравнение оксидного и нитридного топлива. Показано, что основные характеристики (длительность кампании свыше трех лет, взрывобезопасность, легкость управления) примерно одинаковы. Преимуществом нитридного топлива является меньший размер активной зоны, но оксидное топливо более технологично. Методом математического моделирования обнаружен эффект сильного перегрева твердой фазы металлов (почти в 10 раз превосходящий температуру плавления) при фемтосекундном воздействии лазерного излучения. (ИММ РАН) Для 3D-уравнений магнитогазодинамики на основе разработанных монотонных численных методов высокого порядка аппроксимации выполнены численные исследования параметров плазменного сгустка, разлетающегося в разреженную ионосферу в случае промежуточного диапазона высот 100-120 км. Рассмотрены все стадии развития плазменного течения от 10^–6 до сотен секунд. В случае однородной изотермической атмосферы, основываясь на распределении Больцмана, получена связь между средней плотностью по кубической ячейке, плотностью в ее центре и плотностями на границах. Реализовано моделирование пространственного обтекания различных аппаратов аэрокосмической техники, включая моделирование нестационарного ближнего следа. Для дозвукового, трансзвукового и сверхзвукового диапазона скоростей исследовано влияние различных факторов на пространственную структуру течения, параметры потока и аэродинамические характеристики аппаратов. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании новых образцов спускаемых аппаратов, аппаратов многоразового использования и самолетной конфигурации, а разработанные программы могут применяться в исследовательской и инженерной практике отраслевых институтов соответствующего профиля. Предложен и развит принципиально новый способ инициирования детонации – инициирование с помощью профилировки стенок трубы. Детально проанализирован механизм инициирования детонации в осесимметричной трубе с профилем стенки в виде параболического элемента и конического расширения. Обнаружено, что механизм инициирования связан с тремя основными стадиями: двойным Маховским отражением лидирующей ударной волны; кумуляцией волны Маха и (или) отраженной ударной волны, с образованием одного или двух локальных взрывов; отражением взрывной волны от конической поверхности и последующим реинициированием. Проведены исследования течений высокотемпературного газа с учетом химических реакций, диссоциации, неравновесного возбуждения колебательных степеней свободы молекул. Для описания термохимических процессов использовалась математическая модель, полученная с помощью строгой кинетической теории газов, учитывающая внутреннюю структуру молекул, эффекты вязкости, в том числе и объемной, теплопроводности и диффузии. Рассмотрено неравновесное возбуждение колебательных степеней свободы молекул углекислого газа для двух- и трех температурных моделей. В численных экспериментах по численному моделированию сдвиговой неустойчивости в трехмерной постановке выявлен механизм вторичной неустойчивости, являющийся причиной вихревого каскада. Изучены крупномасштабные параметры устойчивости, как не зависящие от вязкости и теплопроводности. Получена новая эквивалентная форма записи уравнений Навье–Стокса для периодического слоя несжимаемой среды. Найдено численное решение нелинейной задачи совместного деформирования роговицы и склеры глаза при нагружении роговицы равномерным давлением по ограниченной центральной области. Получены зависимости внутриглазного давления от внешнего воздействия. Было подробно проанализировано изменение полной вихревой структуры течения около сферы, движущейся в линейно стратифицированной вязкой жидкости, при уменьшении внутреннего числа Фруда Fr от бесконечности до 0.005 (при числе Рейнольдса Re = 100). Наиболее сложная трансформация вихревой структуры происходит при 0.6 < Fr < 0.9, когда наблюдается постепенное исчезновение рециркуляционной области следа. Начиная с Fr = 0.4, из гребня ближайшей к сфере волны формируется новая рециркуляционная область и около горизонтальной плоскости Y-Z зарождается тонкая вихревая структура с вертикальной осью вращения. (ИАП РАН) Исследованы качественные свойства решения прямой задачи для уравнения переноса оптического излучения в многослойной мутной среде с френелевскими условиями сопряжения на границах раздела слоев. Для рекурсивно определимых сетей построены алгоритмы вычисления надежности и длины кратчайшего замкнутого пути через все вершины. Установлено, что в этих сетях объем вычисления надежности и длины кратчайшего пути зависят линейно от числа ребер в отличие от сетей общего вида, где данные объемы вычисления зависят экспоненциально от числа ребер. (ИПМ ДВО РАН) Разработаны методы решения коэффициентных обратных задач для эллиптических операторов по заданной информации об амплитудно-частотных характеристиках граничных полей смещений в режиме установившихся колебаний. Проведен ряд вычислительных экспериментов по реконструкции одномерных законов изменения модуля упругости, модуля сдвига и плотности в стержне при возбуждении продольных, изгибных и крутильных колебаний. (ИПМИ ВНЦ РАН) Разработана теоретико-игровая модель управления биоресурсами в дискретном времени для конечного и бесконечного горизонта планирования, в которой центр наказывает игроков, отклоняющихся от кооперативного договора, достигнутого в начале игры. (ИМПИ КарНЦ РАН) Выделен широкий класс базовых и эталонных уравнений, выступающих основой качественно новых линейных математических моделей процессов, протекающих во фрактальных системах и нанострукутрах. Предложены и исследованы новые фрактальные дифференциальные уравнения состояния моделей термодинамических процессов в газах и жидкостях, которые являются замыкающими для системы уравнения Навье-Стокса и уравнения неразрывности. (НИИ ПМА КБНЦ РАН)
5. Современные проблемы дискретной математики и теоретической информатики	Построена модель смешанной экономики типа Эрроу-Дебре. На основе гомотопического подхода получены условия существования равновесных цен для этой модели, близкие к самым общим предположениям теорем существования равновесия в классической модели Эрроу-Дебре. Найден широкий класс смешанных экономик типа Эрроу-Дебре с максимально возможной областью нетангенциальности их отображений избыточного спроса. Разработана методика совместного анализа многомерных фазовых пространств, генерируемых нелинейными динамическими системами, описывающими циркуляцию атмосферы и процессы переноса и трансформации загрязняющих примесей, предназначенная для целей долгосрочного прогнозирования изменений качества атмосферы на фоне циркуляционных процессов, рассчитанных с учетом климатической информации, ранжированной по масштабам пространственно-временных возмущений. Методами постановок обратных задач переноса примесей в пограничном слое атмосферы проведено построение моделей оценивания длительного регионального загрязнения территорий. С использованием асимптотических разложений теории потенциала получен ряд малопара-метрических представлений полей концентраций от площадных источников. Создана специализированная картографическая оболочка ITRIS (Integrated Tsunami Research and Information System), построенная на принципах ГИС-технологий и объединяющая в своем составе программные компоненты, вычислительные алгоритмы для моделирования цунами и землетрясений, вместе с информационными ресурсами (спутниковыми снимками, цифровыми моделями рельефа, материалами дистанционного зондирования, историческими каталогами и данными наблюдений, результатами моделирования). Разработан комплекс прикладных программ для численного исследования пространственных задач динамики моментной упругой среды на многопроцессорных вычислительных системах. Комплекс оснащен программными средствами сжатия больших массивов данных с контролируемой потерей информации, которые позволяют многократно снизить сетевой трафик, используемый для копирования файлов – результатов счета при решении задач на удаленных кластерах, и служат для компактного хранения численных решений в постоянной памяти компьютера. (ИМ СО РАН, ИВМиМГ СО РАН, ИВМ СО РАН) Создан Инновационный учебно-методический комплекс (ИУМК) «Информатика (1-4 классы)». Комплекс является системообразующим элементом всей начальной школы, интегрируя различные дисциплины, создавая для них интеллектуальную и технологическую основу. Учебные материалы ИУМК знакомят детей с основными информационными объектами, помогают овладевать методами преобразования информации, научиться строить информационные модели. Изучение математических основ информатики является основой формирования общеучебных навыков и развития общих мыслительно-коммуникативных способностей ребенка. Компьютерная поддержка при этом помогает детям параллельно осваивать разнообразные способы достижения результатов, различные инструменты и технологии, позволяет снизить объем рутинной работы учащихся и повысить вариативность заданий курса. Данная разработка признана важным результатом в масштабе всего российского образования. Работа завершена, ресурс выложен в Единой коллекции образовательных ресурсов и проходит экспериментальную апробацию во многих регионах страны. Создан математический аппарат и комплекс алгоритмов для решения задач обучения беспризнаковой классификации объектов, воспринимаемых компьютером через совокупность нескольких разнородных показателей их попарного несходства. Разработанная принципиально новая методология селективного комбинирования наиболее информативных метрик основана, с одной стороны, на общих алгебраических принципах анализа разнородной, неполной и противоречивой информации, развитых в работах Ю.И. Журавлева и его учеников, и, с другой стороны, на методе потенциальных функций М.А. Айзермана, Э.М. Бравенмана и Л.И. Розоноэра. Алгоритмы использованы для решения прикладных задач идентификации личности по свободно пополняемому комплексу биометрических характеристик и классификации аминокислотных последовательностей белков по их эволюционному сходству. Даны точные определения и математическая характеризация понятий, используемых для построения моделей изображений в задачах их анализа и распознавания. (ВЦ РАН) Разработка эффективных алгоритмов и их программная реализация на различных типах архитектур. Предложены эффективные алгоритмы проверки эквивалентности программ в моделях, связанных с обработкой прерываний. Разработан оптимальный по порядку последовательный алгоритм антиунификации подстановок, представленных в виде ациклических ориентированных графов, и на его основе предложен новый метод вычисления инвариантов равенства в моделях одномодульных программ. Установлена верхняя оценка сложности в классе параллельных алгоритмов для задачи антиунификации подстановок, представленных в виде ациклических ориентированных графов. Предложена концепция метаподстановки, обобщающая понятие подстановки, и установлены основные алгебраические свойства метаподстановок. (ИСП РАН) Впервые построены бесконечные семейства плоских 4-хроматических и реберно 4-критических графов, образованных пересечением замкнутых кривых на плоскости, и тем самым опровергнута гипотеза Грецша-Закса-Кeстера о 3-раскрашиваемости графов этого класса. Для k 3, r>1 получены нижние оценки числа (k, r)-неразделенных семейств подмножеств n-элементного множества ((k, r)-неразделенных булевых функций). Разработан прямой комбинаторный (свитчинговый) метод построения q-значных совершенных кодов, на его основе исследована проблема пересечений q-значных (q>2) совершенных кодов, получен широкий спектр возможных пересечений совершенных q-значных кодов. Доказана NP-полнота задачи о существовании во множестве векторов евклидова пространства такого подмножества векторов неизвестной мощности, что среднее значение квадрата длины их суммы не меньше заданного положительного числа. Для оптимизационного варианта этой задачи обоснован приближенный асимптотически точный алгоритм, полиномиальный в случае фиксированной размерности пространства. (ИМ СО РАН) Для системы линейных дифференциальных уравнений с интервальными коэффициентами решена задача идентификации параметров и начальных значений по интервальным измерениям фазовых состояний. Решена задача управляемости – перевода пучка траекторий системы из одного заданного бруса в другой за конечное время – в классе кусочно постоянных ограниченных управлений. (ИПМ ДВО РАН)
II. ФИЗИЧЕСКИЕ НАУКИ
6. Актуальные про-блемы физики кон-денсированных сред, в том числе кванто-вой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спин-троники, сверх-проводимости	Обнаружено, что в сверхтекучем жидком гелии при возбуждении турбулентных акустических волн, так называемого второго звука, наряду с известным прямым Колмогоровским каскадом, описывающим перенос энергии от низких частот (область «накачки») к высоким, наблюдается «обратный энергетический каскад», соответствующий переносу энергии в сторону более низких частот. Формирование обратного каскада сопровождается появлением в резонаторе одиночных низкочастотных волн, являющихся аналогом бегущих одиночных волн большой амплитуды – «волн убийц» на поверхности океана. (ИФТТ РАН) Экспериментально установлено, что при температурах выше 0,1 К наряду с тремя наблюдавшимися ранее кристаллографическими типами граней кристаллов Не-4 существуют еще не менее 10 граней других ориентаций. Для всех этих граней определены энергии элементарных ступеней. В гейзенберговских антиферромагнетиках на пирохлорной решетке Gd₂Ti₂O₇ и Gd₂Sn₂O₇, характеризующихся сильной фрустацией обменного взаимодействия и неупорядоченностью при температурах много ниже образования спиновых корреляций, наблюдался магнитный резонанс нового типа. Предполагается, что резонанс обусловлен расщеплением коллективных возбуждений в поле анизотропии. (ИФП РАН) В антиферромагнитном кристалле α-Fe₂O₃ обнаружен и исследован новый механизм акустооптической дифракции, обусловленный модуляцией поперечным звуком поляризаций нормальных световых мод. (КФТИ КазНЦ РАН) В мультиферроике BiFeO₃ обнаружен новый механизм перехода Мотта диэлектрик-металл, обусловленный резким падением величины хаббардовской энергии U из-за перехода электронной системы ионов Fe³⁺ из высокоспинового (S=5/2) в низкоспиновое (S=1/2) состояние. (ИК РАН) Экспериментально реализована гигантская, до 90 %, оптическая спиновая поляризация электронов при комнатной температуре в твердых растворах GaAs_1-xN_x. Показано, что спиновая поляризация электронов сохраняется дольше 1 наносекунды, что на порядок превышает время спиновой релаксации свободных электронов. Рекордно высокие значения поляризации и спиновой памяти обусловлены формированием нелинейно связанной системы свободных и локализованных электронных спинов, в основе которого лежит спин-зависимый захват свободных электронов на глубокие парамагнитные центры и их динамическая поляризация. (ФТИ РАН) Выполнены исследования пространственного коррелятора амплитуд Бозе-конденсата диполярных экситонов, накапливаемых в кольцевых ловушках в GaAs/AlGaAs гетероструктурах с одиночной квантовой ямой. В условиях Бозе-конденсации экситонов возникает пространственно-периодическая структура когерентно связанных пятен люминесценции, которая исчезает при увеличении температуры выше порога Бозе-конденсации. (ИФТТ РАН) По спектрам фотолюминесценции в гетеронаноструктурах Si/SiGe/Si при температурах, превышающих критическую для перехода экситонный газ – электронно-дырочная жидкость, обнаружен и исследован переход Мотта, возникающий при увеличении концентрации экситонов в потенциальной яме квазидвумерного SiGe-слоя. По форме линии люминесценции определена концентрация частиц в образующейся при переходе Мотта электронно-дырочной плазме. (ФИАН) Обнаружено, что в режиме гигантских осцилляций магнитосопротивления двумерных электронов, индуцированных микроволновым излучением, магнитополевые зависимости проводимости двумерной электронной системы существенно отличаются при бесконтактных и контактных измерениях. Показано, что гигантские осцилляции микроволновой фотопроводимости возникают исключительно вблизи края образца или вблизи контактной области и отсутствуют в объеме структуры. (ИФТТ РАН) Обнаружено при гелиевых температурах гигантское (до 10000 раз) изменение тока в монокристаллических пленках (111) Pb_0,74Sn_0,26Te:In в магнитном поле напряженностью до 4 Тл, уменьшение или увеличение которого зависит от величины и взаимной ориентации постоянного магнитного и электрического полей. Обнаруженное явление объясняется в рамках представлений о PbSnTe:In, как об узкощелевом изоляторе-сегнетоэлектрике. (ИФП СО РАН) В квантовой яме на основе теллурида ртути с ориентацией поверхности (013) обнаружена двумерная электронно-дырочная система, состоящая из легких высокоподвижных электронов с подвижностью (4-6)×10⁵ см²/Вс и более тяжелых и низкоподвижных дырок с подвижностью (3-7)×10⁴ см²/Вс. Эта система является первой экспериментальной реализацией двумерного полуметалла и демонстрирует ряд особенностей в классическом магнитотранспорте (положительное магнитосопротивление и знакопеременный эффект Холла) и в режиме квантового эффекта Холла, обусловленных одновременным существованием двумерных электронов и дырок. (ИФП СО РАН) В гетероструктурах n-In_0.2Ga_0.8As/GaAs с двойными квантовыми ямами в области перехода из диэлектрического состояния в режим квантового эффекта Холла обнаружены новые закономерности влияния эффектов слабой локализации и электрон-электронного взаимодействия на продольное и холловское сопротивление. Развита теория, описывающая влияние поперечного магнитного поля на эффект индуцированной электрическим током спиновой поляризации в двумерном электронном газе при учете спин-орбитального взаимодействия. (ИФМ УрО РАН) В спектрах фотопроводимости гетероструктур с квантовыми ямами, легированными мелкими примесями, обнаружены резонансы Фано, обусловленные взаимодействием электронов и дырок с продольными оптическими фононами. Установлено, что в квантовых ямах ширина резонанса Фано определяется в основном силой взаимодействия носителей с фононами. Показана возможность локальной диагностики характеристик оптических фононов в квантовых ямах с помощью измерений резонанса Фано в спектрах фотопроводимости. (ИФМ РАН) Обнаружено возникновение щели в фононном спектре наноструктурных керамик в терагерцовом диапазоне частот. Проанализированы условия, приводящие к ее возникновению. Показано, что положение верхнего края щели в спектре фононов в значительной степени определяется структурой межзеренных границ, а наличие включений с характерным размером меньшим, чем размер зерна основного материала керамики (поры, включения других фаз), приводит к смещению щели в высокочастотную область фононного спектра. (ИРЭ РАН) Обнаружено в пленках TiN «сверхдиэлектрическое» состояние - переход от активационного типа проводимости, отвечающего диэлектрическому состоянию, к состоянию с практически нулевой проводимостью. Установлено, что данный переход характеризуется критической температурой, критическим магнитным полем и критическим напряжением. Такое поведение является дуальным к известному переходу Березинского-Костерлица-Таулеса (БКТ) из резистивного состояния в сверхпроводящее для двумерных сверхпроводящих систем. Весь комплекс исследований указывает на то, что наблюдаемое сверхдиэлектрическое состояние есть низкотемпературная фаза зарядового перехода БКТ, возникающего в результате самопроизвольного формирования структуры сверхпроводящих островков в диэлектрической матрице в системах, находящихся в критической области перехода сверхпроводник-изолятор по беспорядку. (ИФП СО РАН) Обнаружено возникновение и упорядочение спонтанного магнитного потока в сверхпроводящих многосвязных структурах с джозефсоновскими p-контактами – сверх-проводящих фазовых инверторах на основе тонкопленочных структур «сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник». Спонтанный поток возникает только в ячейках с нечетным числом p-контактов и обеспечивает кратность фазы двум p при обходе сверхпроводящих ячеек сеток. Наиболее вероятными являются состояния с антипараллельным взаимным расположением потока в соседних ячейках. (ИФТТ РАН) На основе теории сверхпроводимости с большим импульсом пар при кулоновском взаимодействии объяснена природа наблюдаемого в высокотемпературных сверхпроводящих купратах упорядочения типа «шахматной доски». Исследование топологии сверхпроводящего параметра порядка позволяет предсказать характерные особенности интерференции квазичастиц, что важно для их наблюдения. (ФИАН) Проведены расчеты электронной структуры и формы поверхностей Ферми новых классов высокотемпературных сверхпроводников на основе железа ROFeAs (R = La, Ce, Pr, Nd, Sm, Y), AFe₂As₂ (A = Ba, Sr) и LiFeAs, продемонстрировавших глубокую аналогию этих систем, зоны проводимости которых образованы 3d состояниями Fe (в плоскостях FeAs), и имеющих квазидвумерный характер. Результаты расчетов находятся в хорошем соответствии с данными экспериментов. (ИЭФ УрО РАН, ИФМ УрО РАН) Показано, что флуктуационный эффект Нернста в неупорядоченных тонких сверхпроводящих пленках превышает тот же эффект в нормальном металлическом состоянии на несколько порядков даже при температурах в 5-10 раз выше критической. (ИТФ РАН) Показано, что в графене можно достичь температуры перехода в макроскопически сверхпроводящее состояние порядка нескольких градусов К, поместив на листе графена островки сверхпроводящего металла размером в десятки нанометров на расстоянии между соседними островками в доли микрон. (ИТФ РАН) Экспериментально обнаружена в антиферромагнетике-сверхпроводнике CeRhIn5 при давлении 2.3 ГПа «локальная» квантовая критическая точка. Соответствующая «локальная» квантовая фаза характеризуется мощными спиновыми и зарядовыми флуктуациями, создающими притягивающее электрон-электронное взаимодействие, приводящее к возникновению сверхпроводимости нетрадиционного типа. (ИФВД РАН; Лос-Аламосская национальная лаборатория, США) Экспериментально установлено существование трех состояний одного и того же расплава AsS, отличающихся друг от друга по структуре ближнего порядка и физическим свойствам. Под давлением 2 ГПа молекулярная жидкость AsS превращается в ковалентную, а при дальнейшем сжатии до 5 ГПа - в металлическую. (ИФВД РАН) Обнаружено возникновение огромного эффекта деформации кручения при приложении электрического поля к квазиодномерным проводникам с волной зарядовой плотности. Кручение наблюдается как в нитевидных квазиодномерных проводниках – TaS₃, NbS₃, (TaSe₄)₂I, так и в объемных кристаллах K_0.3MoO₃. Нормировка поверхностной сдвиговой деформации на электрическое поле дает величину 10^–6 м/В и выше, что на много порядков превышает пьезомодули известных пьезоэлектриков. (ИРЭ РАН) Проведены успешные эксперименты по кристаллизации белков на МКС в условиях невесомости. Завершены работы по рентгеноструктурному анализу белка генноинженерного инсулина человека. Структурные данные и координаты атомных моделей переданы в Международный банк белковых структур. (ИК РАН) Обнаружены структурные превращения в монослоях In на подложке Si при формировании тонкого приповерхностного слоя сплава Ge_xSi_1-x с параметром решетки, большим, чем у исходной подложки. Искусственное изменение параметра решетки позволяет исследовать влияние поверхностных напряжений на процесс формирования поверхностных наноструктур и дает возможности для атомного конструирования на поверхности. (ИАПУ ДВО РАН)
7. Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы, а также метаматериалы	Развита технология создания атомных и молекулярных наноструктур методом атомной оптики с размерами наноструктур до 30 нм и менее. Технология позволяет получать упорядочные массивы большого количества (до миллиона) идентичных наноструктур из металлов, элементов полупроводниковых соединений и биомолекул. Такие наноструктуры могут использоваться в качестве элементов приборов наноэлектроники и нанобиосенсоров. (ИСАН) Предложен новый композитный функциональный материал с эффектом памяти формы, обеспечивающий обратимые деформации активного элемента. На его основе реализован прототип микропинцета с рекордно малыми габаритами – 12´3´1 мкм. Микропинцет может быть использован в нанотехнологии, для трехмерной манипуляции нанообъектами: углеродными нанотрубками, живыми клетками, их органеллами и т.п. (ИРЭ РАН, ФТИ РАН, МИФИ, МИСиС) Создана технология выращивания сапфировых лент с капиллярными каналами, позволяющая производить принципиально новые хирургические инструменты – скальпели с флуоресцентной диагностикой резецируемой ткани в окрестности режущего острия непосредственно в процессе хирургической операции по удалению злокачественных образований. (ИФТТ РАН) Обнаружено, что сплавы Ti-Ni с эффектом памяти формы обладают уникальными трибологическими и физико-механическими свойствами: предел прочности – 1,6-1,8 ГПа; текучесть - 1,2-1,4 ГПа; реактивное напряжение – до 1,0-1,2 ГПа; обратимая деформация – до 9%. По сравнению с традиционными медицинскими металлическими материалами (например, коррозионностойкими сталями) их коэффициент трения в 1,5 раза меньше, а износостойкость на порядок выше. Формирование в объемных сплавах субмикрокристаллического состояния приводит к их еще большей износостойкости. Сплавы перспективны для применения в узлах трения, в частности, для изготовления искусственных суставов. (ИФМ УрО РАН) Разработана структура и технология получения оксидного композитного волокна, введение которого в хрупкую матрицу на основе алюминида титана обеспечивает квази-пластическое поведение композита с прочностью на изгиб не менее 300 МПа при температурах от комнатной до 900^оС и высокое сопротивление ползучести и малоцикловой усталости до той же температуры. Использование этого материала в авиационных двигателях существенно повысило бы их основные характеристики. Зарубежных аналогов такого материала нет. (ИФТТ РАН)
8. Актуальные проблемы оптики и лазерной физики, в том числе достижение предельных концентраций мощности и энергии во времени, пространстве и спектральном диапазоне, освоение новых диапазонов спектра, спектроскопия сверхвысокого разрешения и стандарты частоты, прецизионные оптические измерения, проблемы квантовой и атомной оптики, взаимодействие излучения с веществом	Создан оптический интерферометр с дифракционной волной сравнения для измерения с субнанометровой точностью формы светосильных оптических поверхностей, включая асферические, и волновых деформаций объективов. По ряду параметров созданный интерферометр существенно превосходит мировые аналоги. Создание такого интерферометра позволяет реализовать в России разработки объективов сверхвысокого разрешения для проекционной литографии, рентгеновской микроскопии и астрономии. (ИФМ РАН) Осуществлено ахроматическое восстановление голограмм (АВГ), созданных с помощью фемтосекундного лазера. Такие голограммы содержат небольшое число периодов интерференционной картины, что позволяет получить АВГ, при котором голограмма действует подобно зеркалу сложной кривизны, и, таким образом, впервые реализовать идею Ю.Н. Денисюка, выдвинутую в 1963 году. (ИСАН) Созданы одиночные лазерные диоды с выходной мощностью до 8 Вт с прогнозируемым сроком службы не менее 5000 часов и получена рекордная выходная мощность 25 Вт на длине волны 808 нм. (ФИАН) Созданы лазеры с большим диапазоном перестройки частоты в полностью волоконном исполнении. В качестве селектора частоты применены волоконные брэгговские решетки (ВБР). Предложен и реализован метод синхронной перестройки нескольких ВБР, образующих резонатор лазера. Получен диапазон непрерывной перестройки 45, 65 и 50 нм в спектральных областях 1100, 1550 и 1300 нм для лазеров на основе световодов, легированных иттербием, эрбием и фосфором соответственно. Показано, что ограничение диапазона перестройки возникает из-за рассогласования резонансных длин волн ВБР при сжатии. (ИАиЭ СО РАН) Разработана фемтосекундная лазерная установка для прецизионных измерений частот от УФ до радиодиапазона с относительной точностью 10^–14 – 10^–15, как основа мобильных фемтосекундных оптических часов наземного и космического базирования для решения задачи повышения точности координатного и временного обеспечения. С целью повышения точности фемтосекундных часов до 10^–17–10^–18 разработан оптический стандарт частоты нового поколения на основе ультра-холодных атомов магния, захваченных в магнитооптическую ловушку. Создана автоматизированная система регистрации и управления экспериментом по спектроскопии сверхвысокого разрешения атома магния и на первом этапе выполнено наблюдение поглощения на «часовом» переходе ¹S₀®³P₁ атома магния. (ИЛФ СО РАН) Создан и работает самый мощный в мире лазер на свободных электронах (ЛСЭ) в области терагерцового излучения со средней мощностью 500 Вт и длиной волны излучения 250–100 мкм. Осуществлен запуск второй очереди ЛСЭ в области λ = 100–30 мкм, впервые в мире получен режим рекуперации на ускорителе-рекуператоре с двумя дорожками, обеспечивающими четырехкратное прохождение электронного пучка через высокочастотные резонаторы ускорителя, получен проектный средний ток пучка 9 мА. (ИЯФ СО РАН)
9. Фундаменталь-ные основы лазерных технологий, включая обработку и модификацию материалов, оптическую информатику, связь, навигацию и медицину	Разработан и внедрен в клиническую практику лазерный хирургический комплекс «Лазурит» с параметрами излучения, позволяющими использовать его как для разрушения камней любого химического состава и любой локализации в организме человека, так и для выполнения оперативных вмешательств на мягких тканях. Сделаны успешные онкологические операции на кровонаполненных органах. Операции, проводимые с использованием комплекса «Лазурит», транслировались по оптоволоконным сетям в ряд российских и европейских медицинских учреждений в режиме реального времени. (ИОФ РАН, Российская медицинская академия последипломного образования Росздрава) Разработан метод высокоэффективного (~100%) деления лазерного луча на множество независимо модулируемых лучей с сохранением в них пространственных характеристик исходного света. Метод позволяет создавать новые виды акустооптических устройств с предельно малыми оптическими потерями, такие как канальные мультиплексоры для оптических систем приема-передачи информации. (ИРЭ РАН) Созданы волоконные лазеры на основе активных кварцевых волоконных световодов, легированных висмутом, генерирующие оптическое излучение в новом спектральном диапазне 1300-1520 нм, освоение которого позволит более чем на порядок увеличить пропускную способность волоконных линий связи. (НЦВО РАН)
10. Современные проблемы радиофизики и акустики, в том числе фундаментальные основы радиофизических и акустических методов связи, локации и диагностики, изучение нелинейных волновых явлений	В области акустики разработано новое поколение излучающих и приемных технических гидроакустических средств, которые закладывают базу для решения фундаментальных и прикладных задач акустики океана, в том числе акустической томографии океана, освещения подводной обстановки, измерения и контроля скрытности малошумных объектов. Созданы конструкции, опытные образцы и технология изготовления широкополосных, не имеющих аналогов за рубежом, излучателей в диапазоне частот от 100 до 3000 Гц с акустической мощностью до 100 кВт и кпд порядка 90%. (ИПФ РАН) Созданы фундаментальные основы новых видов акустической томографии неоднородных природных сред, материалов и биологических объектов: термотомография, нелинейная акустическая томография, пассивная шумовая томография. Соответствующие методы и приборы позволяют решить принципиально новые практические задачи когерентной сейсмики, гидрофизики океана, акустического проектирования, вибродиагностики, а также медицинской диагностики. (ИПФ РАН, ИОФ РАН, МГУ, ИРЭ РАН, ИФЗ РАН) В новых областях акустики – нано-фононике (нано-акустике) и в создании акустических мета-материалов – получены важные результаты. Установлена возможность создания «отрицательных» акустических сред с противоположно направленными фазовой и групповой скоростями, выяснены особенности аномальной рефракции и фокусировки такими средами, проведены эксперименты в кристаллах с сильной анизотропией сдвиговой упругости. Установлена роль акустической кавитации на эффективность доставки лекарств; использование 100-нм газовых пузырьков в полимерной оболочке в сочетании с ультразвуком приводит к 8-кратному увеличению концентрации лекарства в опухолевой ткани. (МГУ, ИОФ РАН, ИРЭ РАН, АКИН) Разработаны методы и реализованы устройства управления рентгеновским пучком с помощью рентгеноакустических взаимодействий за счет создаваемого ультразвукового градиента параметра кристаллической решетки. Созданы схемы по отклонению, перемещению рентгеновского пучка, управлению его фокусировкой, коллимацией и расходимостью. (ИК РАН)
11. Фундаменталь-ные проблемы физической электроники, в том числе разработка методов генерации, приема и преобразования электромагнитных волн с помощью твердотельных и вакуумных устройств, акустоэлектроника, релятивистская СВЧ-электроника больших мощностей, физика мощных пучков заряженных частиц	Для установок управляемого термоядерного синтеза реакторного масштаба предложен метод, позволяющий суммировать мощности от набора гиротронов и адаптивно сканировать суммарный волновой поток. Продемонстрирован квазиоптический резонансный диплексер, суммирующий излучение от двух ~140 ГГц/~0.5 МВт гиротронов и коммутирующий суммарный поток между выходными каналами с частотой до 20 кГц. (ИПФ РАН; Институт физики плазмы Общества Макса Планка, Германия) Созданы уникальные плазменно-пучковые источники сверхмощного когерентного СВЧ излучения, основанные на взаимодействии прямолинейных электронных пучков с медленными плазменными волнами. Плазменный усилитель с релятивистским сильноточным электронным пучком обеспечивает высокое усиление и выходную мощность излучения более 50 МВт в импульсах длительностью в десятки наносекунд с плавной перестройкой частоты излучения в диапазоне 2,5– 3,5 ГГц. (ИОФ РАН) Разработан метод и устройство генерации терагерцового излучения. Создана миниатюрная сэндвич-структура с сердцевиной из ниобата лития и кремниевыми обкладками, преобразующая фемтосекундные лазерные импульсы в терагерцовое излучение с рекордной на сегодня в мире эффективностью 0,12%. Развита теория эффекта преобразования, предсказывающая возможность повышения эффективности преобразования вплоть до нескольких процентов. (ИПФ РАН) На основе обнаруженного эффекта осцилляций фото-напряжения при изменении концентрации двумерных электронов в полупроводниковой наноструктуре под действием СВЧ излучения реализован новый принцип детектирования в терагерцовом диапазоне. Он основан на когерентном резонансном усилении плазменных волн и их выпрямлении на специально приготовленном дефекте в электронной системе, введение которого позволяет управлять как амплитудой, так и знаком постоянного фото-напряжения. Изготовлен прототип многопиксельной матрицы детекторов, позволяющий получать изображения в диапазоне 0.1–0.6 ТГц со спектральным разрешением 2 ГГц и временем срабатывания элемента матрицы 1 нс, с мощностью эквивалентного шума (1-3)´10^–14 W/Hz^1/2 при рабочих температурах 140–170 К. (ИФТТ РАН) Предложена новая схема для создания компактных мультигигаваттных источников сверхширокополосного (СШП) излучения на основе возбуждения многоэлементной решетки комбинированных антенн от одного генератора через фидерную систему, в которой совмещены функции трансформатора и делителя мощности. Это позволило увеличить число антенн в решетке и уменьшить ширину диаграммы направленности излучения. Создан источник СШП излучения с высокой направленностью и эффективным потенциалом до 3 МВ на основе возбуждения 64-элементной решетки от генератора биполярных импульсов с выходной мощностью более 3 ГВт при частоте повторения до 100 Гц. (ИСЭ СО РАН) Реализован и исследован сверхбыстрый механизм коммутации тока в полупроводниках на основе туннельно-ударного ионизационного фронта. Получены импульсы амплитудой 150 кВ со временем нарастания 100 пс с максимальными скоростями роста тока 30 кА/пс и напряжения 1,5 МВ/пс. (ИЭФ УрО РАН)
12. Современные проблемы физики плазмы, включая физику высоко-температурной плазмы и управ-ляемого термо-ядерного синтеза, физику астро-физической плазмы, физику низко-температурной плазмы и основы ее применения в технологических процессах	Получены фундаментальные результаты в теории пылевой плазмы. Сформулированы критерии образования и объяснено наличие резких границ «войдов» – областей плазмы, свободных от пылевых частиц, – ранее предсказанных теоретически и обнаруженных в экспериментах, проводимых в условиях микрогравитации на МКС. Построена теория пылевых структур с новым геликоидальным (спиральным) типом симметрии, существование которых подтверждено экспериментально. (ИОФ РАН) В экспериментах с плазмоидом анизотропных горячих ионов на газодинамической ловушке (ГДЛ) идентифицирована и исследована альфеновская ионно-циклотронная микронеустойчивость. Анализ параметров плазмы на пороге развития неустойчивости позволяет сделать важный вывод о том, что данная микронеустойчивость в проектируемом мощном (2 МВт) многоцелевом источнике нейтронов на основе ГДЛ возбуждаться не будет. (ИЯФ СО РАН) Экспериментально установлено наличие нижней ионизованной области в дневной ионосфере Венеры. Применение новых высокоточных технологий для обработки данных двухчастотного радиопросвечивания станций «Венера-15,16» показало наличие ионосферных слоев с вертикальным масштабом 5-10 км на высотах от 80 до 120 км в дневной ионосфере и отсутствие подобных слоев в ночной ионосфере Венеры. (ФИРЭ РАН)
13. Современные проблемы ядерной физики, в том числе физики элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий, включая физику нейтрино и астрофизические и космологические аспекты, а также физики атомного ядра, физики ускорителей заряженных частиц и детекторов, создание интенсивных источников нейтронов, мюонов, синхротронного излучения и их применения в науке, технологиях и медицине	Успешно завершен важнейший этап крупнейшего в истории науки международного мега-проекта в области фундаментальной физики – сооружение уникального научного комплекса Большого адронного коллайдера (LHC-БАК) на базе Европейского центра ядерных исследований в Женеве (ЦЕРН), в реализацию которого значительный вклад внесли научные центры и университеты России. (ИФВЭ, ИТЭФ, ВНИИЭФ и ВНИИТФ Росатома, ИЯИ РАН, ПИЯФ РАН, ИЯФ СО РАН, ИФТТ РАН, ФТИ РАН, РНЦ КИ, ОИЯИ, МГУ, СПбГУ) На электрон-позитронном коллайдере ВЭПП-4М с детектором КЕДР завершена серия экспериментов по сверхточному измерению масс элементарных частиц. Среднемировая точность измерения масс улучшена в три раза для J/ψ и ψ'-мезонов и в два раза для ψ''-мезона, массы D-мезонов и τ-лептона измерены с наилучшей в мире точностью. Данные по массе τ-лептона позволят на новом уровне точности провести проверку гипотезы лептонной универсальности, одного из основных постулатов Стандартной Модели, провозглашающего равенство константы слабого взаимодействия для трех поколений лептонов. (ИЯФ СО РАН) В международном эксперименте D0 с участием российских физиков впервые обнаружена новая частица ─ дважды странный барион Ω_b^─_,состоящий из b-кварка и двух s-кварков. В этом же эксперименте было впервые наблюдено парное образования Z-бозонов и измерено сечение этого процесса. Эти исследования являются важной проверкой Стандартной модели. (ИФВЭ) В международном эксперименте Belle на e⁺e^– коллайдере KEKB (Япония) исследован распад B → K^–π⁺χ_c1 и обнаружены в спектре инвариантных масс π⁺χ_c1 комбинаций вблизи 4.1 ГэВ/c²два перекрывающихся пика. Этот сигнал может означать обнаружение четырехкварковых состояний, аналогичных ранее наблюдавшемуся экзотическому резонансу Z(4430)⁺. (ИТЭФ) В рамках эксперимента NA48 в ЦЕРНе при значительном вкладе сотрудников ОИЯИ проведен анализ распадов K_3π(K^± → p⁰p⁰p^±) и Ke₄(K^± → p⁺с⁺е^–g). Извлечены значения длин ππ рассеяния (S-волны) с изотопическим спином 0 и 2 с экспериментальной погрешностью в несколько процентов, что дает возможность для проведения прецизионной проверки предсказаний Киральной Пертурбативной Теории. (ОИЯИ) В области теории получены важные результаты. Найдено описание всех классических решений теории струн в четырехмерном пространстве анти-де Ситтера с помощью метода, сводящего задачу к изучению алгебраических кривых. В рамках AdS4/CFT3-дуальности предложена система уравнений (типа уравнений Бете), которая в определенной асимптотике дает спектр теории при всех значениях константы связи. (ПИЯФ РАН) Найдены поправки к полной ширине распада ортопозитрония в девятом порядке по постоянной тонкой структуры. Результат получен в замкнутой аналитической форме, позволяющей вычислять эти поправки с произвольной точностью, и воспроизводит лучшие численные оценки в пределах их точности. Полученный результат важен для прецизионной проверки справедливости квантовой электродинамики. (ОИЯИ) Исследованы свойства темной материи в суперсимметричных обобщениях Стандартной модели. Определена область параметров, в которой легкие гравитино образуют теплую темную материю. Разработана подробная теоретическая модель мелкомасштабного распределения темной материи в гало Галактики и показана возможность косвенной регистрации нейтралино внеатмосферными детекторами по жесткому гамма-излучению, возникающему в результате аннигиляции этих частиц в плотных самогравитирующих сгустках с массой порядка массы Луны или Земли. (ИЯИ РАН) Исследованы процессы адронизации кварк-глюонной плазмы, образующейся в столкновениях релятивистских ядер. Показано, что аномально большие значения коэффициента объемной вязкости, ожидаемые вблизи температуры фазового перехода, способствуют формированию кварковых капель. Получено объяснение коротких времен адронизации, наблюдаемых в столкновениях ядер при энергиях ускорителей SPS и RHIC. Найден динамический отклик ядра на внесенный антипротон. (РНЦ КИ) Вычислена средняя множественность адронов в распадах W-бозонов. Оценена разность множественностей в событиях с распадом W-бозона на адроны с рождением и без рождения чарма. Прекрасное согласие этих результатов с данными коллайдера LEP подтверждает универсальный характер механизма образования адронов в жестких процессах. (ИФВЭ) В эксперименте ФЕНИКС на коллайдере RHIC (БНЛ, США) с участием российских физиков завершен анализ измеренных с высокой точностью дифференциальных сечений рождения p⁰-мезонов, эллиптических потоков j-мезонов и (анти)дейтронов в p+p и Au+Au столкновениях при энергиях сталкивающихся ионов 100 ГэВ/нуклон. Обнаружено, что степень подавления выхода p⁰-мезонов остается постоянной в области импульсов, больших 5 ГэВ/с, и возрастает с увеличением центральности ядро-ядерных взаимодействий. Наиболее вероятным объяснением обнаруженного эффекта являются энергетические потери жестко рассеянных партонов, движущихся в плотной, горячей сильновзаимодействующей партонной среде, с ярко выраженными коллективными свойствами, характеризуемой высокой начальной глюонной плотностью (dN_g/dy ~ 1400) и плотностью энергии (e₀ ~ 20 ГэВ/фм³). (ПИЯФ РАН, РНЦ КИ, ИФВЭ) Для ультра-холодных нейтронов (УХН) с длиной волны ~10 нанометров в принципе возможно наблюдение квантовых эффектов в макроскопических масштабах. Для этого была создана периодическая магнитная структура с использованием постоянных магнитов с градиентом 2,8 Т/мм. Эксперимент проведен на пучке УХН реактора Института Лауэ-Ланжевена. Впервые наблюдено макроскопическое квантование траекторий движения нейтрона в магнитном канале, стенки которого образованы градиентом магнитного поля квадрупольного типа. Результаты согласуются с квантовым расчетом. (ПИЯФ РАН) Завершена обработка экспериментальных данных по поиску неизвестных ранее сверхтяжелых (за границей стабильности) изотопов лития ¹²Li и ¹³Li. Эксперимент проводился в Дармштадте (ФРГ) на пучке радиоактивных ядер ¹⁴Be с энергией 304 МэВ/нуклон с использованием жидководородной мишени и магнитного сепаратора FRS. Результаты анализа показывают, что ¹²Li может быть описан как виртуальное s-состояние с длиной рассеяния 22,4 фм. Изотоп лития ¹³Li обнаружен в виде широкого резонанса при энергии около 1,5 МэВ. Полученные результаты противоречат проведенным ранее теоретическим расчетам по оболочечной модели. Изучение структуры нейтроно-обогащенных ядер за границей стабильности (число которых теперь достигло 14) важно и для уточнения моделей нейтронных звезд. (РНЦ КИ) На Баксанской нейтринной обсерватории введена в строй новая подземная лаборатория, расположенная на рекордной глубине около 5000 метров водного эквивалента внутри горы Андырчи на Северном Кавказе. В лаборатории обеспечены уникальные условия сверхнизкого радиационного фона для проведения фундаментальных исследований и решения прикладных задач в области ядерной физики, радиационной биологии и метрологии. (ИЯИ РАН) Закончен объединенный анализ измерений за 18-летний период на галлий-германиевом нейтринном телескопе Баксанской нейтринной обсерватории, который в настоящее время является единственным в мире детектором, обеспечивающим наблюдение суммарного потока нейтрино от всех термоядерных реакций, протекающих в Солнце. Полученная величина потока приходящих на Землю нейтрино очень хорошо согласуется с предсказанием Стандартной солнечной модели с учетом нейтринных осцилляций и результатов уникальных экспериментов с искусственными источниками нейтрино. (ИЯИ РАН) Начат набор данных в международном эксперименте OPERA в подземной лаборатории Гран-Сассо (Италия), выполняемом с участием российских специалистов. Эксперимент предназначен для исследования эффекта нейтринных осцилляций в пучке нейтрино от ускорителя SPS в CERN. (ОИЯИ, ИТЭФ, ИЯИ РАН, ФИАН, НИИЯФ МГУ) В ходе орбитального эксперимента ПАМЕЛА (Россия, Италия, Германия, Швеция) выполнены измерения отношения потока антипротонов к потоку протонов в области энергий (1–100) ГэВ, которые позволили внести ясность в проблему происхождения антипротонов в космических лучах и сделать вывод, что ядерные взаимодействия космических лучей с межзвездным веществом являются основным механизмом образования антипротонов в Галактике. В этой же области энергий получен и другой, интереснейший результат – обнаружен рост отношения потока позитронов к суммарному потоку электронов и позитронов для частиц с энергией более 20 ГэВ, что может оказаться проявлением эффекта аннигиляции частиц темной материи в нашей Галактике. (МИФИ, ФИАН, ФТИ РАН) Обнаружен эффект влияния молний на интенсивность мюонов с пороговой энергией около 100 МэВ. Эффект заключается в скачкообразном изменении интенсивности мюонов на величину (0.5–1)% одновременно с молнией и восстановлении к прежнему уровню с характерным временем порядка 1,5 мин. Таким образом, получено подтверждение того, что спорадические вариации мюонов во время гроз действительно связаны с электрическим полем грозовых облаков. (ИЯИ РАН) В энергетическом спектре галактических электронов, измеренном в российско-американском эксперименте ATIC, обнаружен избыток в области энергий 300–800 ГэВ. В качестве возможных причин происхождения избытка рассматриваются вклад близкого источника (расстояние меньше 3000 световых лет) и эффект аннигиляции частиц темной материи. (НИИЯФ МГУ) Измеренная на комплексе НЕВОД-ДЕКОР интенсивность многомюонных событий при больших зенитных углах от первичных частиц с энергией порядка 10¹⁸ эВ значительно выше предсказаний широко распространенных моделей адрон-ядерных взаимодействий QGSJET01, SIBYLL, EPOS. (МИФИ) В рамках работ на комплексе ПАВИКОМ по изучению спектров сверхтяжелых ядер в составе первичного космического излучения по данным измерений в кристаллах оливинов из метеоритов исследовано 1887 треков тяжелых и сверхтяжелых ядер (Z>35) космического излучения и построено зарядовое распределение обнаруженных ядер космических лучей. Найдено 92 трека, минимальная оценка заряда которых соответствует ядрам с Z>90. (ФИАН) В международных экспериментах на подземных установках OPERA и LVD в Италии получена величина отношения числа положительных мюонов к отрицательным для диапазона энергий (0.9–3.0) ТэВ. На установке OPERA для избытка положительных мюонов получена величина 1.33±0.06, а по данным LVD – 1.26 с методической ошибкой 0.11 и статистической 0.04. (ИЯИ РАН) Предложена и детально разработана теория происхождения космических лучей сверхвысоких энергий, которая позволила предсказать ряд особенностей спектра таких частиц. Эти спектральные особенности использованы для нормировки данных всех известных экспериментов, что позволило впервые согласовать эти разнородные данные в рамках единой модели с протонным составом первичных космических лучей. (ИЯИ РАН) Показано, что нерелятивистские ударные волны, порождаемые релятивистскими джетами из активных галактических ядер, эффективно ускоряют заряженные частицы вплоть до энергий ε ~ 10²⁰эВ и способны обеспечить формирование наблюдаемого в Галактике спектра космических лучей при энергиях ε > 10¹⁸ эВ. (ИКФИА СО РАН) Завершено сооружение и осуществлен физический запуск электрон-позитронного коллайдера ВЭПП-2000. В ходе пробных экспериментов достигнута рекордная для односгусткового режима светимость 10³¹ см^–2сек^–1 при энергии ~ 500 МэВ в пучке. Полученные результаты доказывают перспективность метода круглых пучков и достижения проектной светимости 10³² см^–2сек^–1 при энергии около 1 ГэВ в пучке. Подтверждена эффективность секционирования сверхпроводящих обмоток в фокусирующих соленоидах коллайдера с магнитным полем 130 кГс для получения оптимальной фокусировки пучков в месте встречи в широком диапазоне по энергии. Комплекс ВЭПП-2000 с универсальными детекторами СНД и КМД-3 позволит выйти на новый уровень точности и чувствительности в изучении физики высоких энергий в области энергий до 2 ГэВ в системе центра масс. (ИЯФ СО РАН) На ускорителе У-70 введены в рабочем режиме оба дефлектора СВЧ-сепаратора частиц. В результате на экспериментальной установке «ОКА» получен пучок вторичных частиц с 25% содержанием К⁺-мезонов при импульсе частиц 12.5 ГэВ/с (25-кратное обогащение пучка). Успешное проведение сеанса обеспечено за счет надежной работы всех систем экспериментального комплекса «ОКА», в том числе крупнейшей в России криогенной системы, охлаждающей дефлекторы сепаратора сверхтекучим гелием до температуры 1.8 К. Таким образом, создана исследовательская база мирового уровня для изучения редких распадов К-мезонов и процессов радиоактивных превращений. (ИФВЭ) Разработан, изготовлен и установлен в Центре коллективного пользования «Геохронология Кайнозоя» ускорительный масс-спектрометр для определения ультрамалых количеств космогенных изотопов. Основная направленность прибора – датировка археологических образцов по изотопу углерода ¹⁴C. Экспериментально продемонстрирована возможность получения чувствительности лучше 10^–¹³. Возможность определения малых количеств изотопов открывает широкие перспективы для исследований в области археологии, экологии, медицины и других областях исследований. (ИЯФ СО РАН) Опробована с пучком система когерентной ВЧ гимнастики в протонном синхротроне У-70; тем самым обеспечены требования к длительности сгустка для протонной радиографии. (ИФВЭ) Продолжены эксперименты с синхротронным излучением на станциях, расположенных на каналах вывода пучка СИ накопителя ВЭПП-3. На станциях проводили работы исследовательские группы из более чем 60 институтов РАН и других российских и зарубежных организаций. Запущена в эксплуатацию специальная метрологическая станция «Космос» на накопителе ВЭПП-4М, предназначенная для абсолютных и относительных калибровок различной аппаратуры в широком спектральном диапазоне фотонов от 10 эВ до 10 кэВ. (ИЯФ СО РАН) Произведен физический пуск источника резонансных нейтронов ИРЕН. Генерация нейтронов осуществляется на пучке электронов линейного ускорителя, разработанного ИЯФ СО РАН. На вольфрамовой мишени, установленной в мишенном зале источника, получен импульсный пучок электронов с энергией около 20 МэВ и током до 0,4 А. Это позволило осуществить первую генерацию резонансных нейтронов с их регистрацией во время-пролетном режиме. (ОИЯИ) Многоцелевой ускорительно-накопительный комплекс ИТЭФ-ТВН в 2008 году отработал свыше 4900 часов (рост 9%) для выполнения экспериментов по фундаментальным и прикладным исследованиям. Выполнен комплекс исследовательских работ по ускорению ионов Al¹⁰⁺ и Fe¹⁶⁺ в бустерном синхротроне УК до предельной энергии этого кольца с последующим выводом и многократной перезарядной инжекцией пучка в накопительное кольцо У-10. (ИТЭФ)
14. Современные проблемы астрономии, астрофизики и исследования космического пространства, в том числе происхождение, строение и эволюция Вселенной, природа темной материи и темной энергии, исследование Луны и планет, Солнца и солнечно-земных связей, исследование экзопланет и поиски внеземных цивилизаций, развитие методов и аппаратуры внеатмосферной астрономии и исследований космоса, координатно-временное обеспечение фундаментальных исследований и практических задач	Измерение плотности энергии космических лучей, магнитных полей и турбулентных движений в горячем (десятки миллионов градусов) газе скоплений галактик является важной задачей современной астрофизики. Реализован новый метод таких измерений на основе данных оптических и рентгеновских наблюдений. Звезды и горячий газ, излучающий в рентгеновском диапазоне волн, находятся в едином гравитационном потенциале, создаваемом темной материей и обычным веществом. Распределение звезд, в отличие от газа, определяется исключительно гравитацией. Сравнение рентгеновских и оптических изображений, вместе с измерениями температуры газа и дисперсии скоростей звезд, позволило определить плотность энергии космических лучей, магнитных полей и микротурбулентности, которая составила около 10% от тепловой энергии газа. Этот метод позволяет по данным рентгеновских обсерваторий проводить более точные измерения полных масс скоплений галактик и содержания в них «темной материи», что крайне важно для определения основных параметров Вселенной. (ИКИ РАН совместно с ESA) Получены важные результаты по структурам и турбулентности в системах двойных звезд. На специально построенной лабораторной установке с дифференциально-вращающейся мелкой водой проведено моделирование спиральных структур, возбуждаемых неустойчивостью сверхотражения. Методом численного моделирования определены параметры спиральных волн плотности в аккреционном диске тесной двойной звездной системы. На основе наблюдательных данных и разработанной теоретической модели рассчитан степенной спектр крупномасштабной турбулентности в аккреционном диске тесной двойной системы IP Peg. (ИНАСАН, РНЦ КИ) На основе современных космологических наблюдательных данных о распределении скоплений галактик и анизотропии реликтового излучения по результатам наблюдений на спутнике WMAP получено новое независимое верхнее ограничение на сумму масс нейтрино трех форматов (электронного, мюонного и тау): < 1.05 эВ с уровнем достоверности 95%. Данные по крупномасштабной структуре скоплений галактик получены путем обработки результатов миссии ROSAT в предположении об универсальности барионной фракции во Вселенной, обоснованной теоретически, данными наблюдений и численным моделированием. (ФИАН) На БТА с применением метода спектринтерферометрии обнаружено, что система субкарликов G89-14 с металличностью – 1.9 в гало Галактики состоит из четырех компонент (с массами от 0.67 до 0.22 масс Солнца) и является самой низкометалличной из известных четверных звезд. Это свидетельствует о том, что система образовывалась в среде с низким содержанием металлов. Соотношение орбитальных периодов подсистем четверной звезды 0.52:3000:650000 лет указывает на высокую иерархичность и устойчивость системы. Существование подобных объектов доказывает способность звездных систем высокой кратности сохраняться в результате динамической эволюции за время, сравнимое с возрастом Галактики. (САО РАН) Построена теоретическая картина формирования линий излучения молекул в плотной межзвездной среде. Эти линии являются основным, а часто и единственным источником знаний о свойствах ядер молекулярных облаков – прародителей звезд – и о процессах, протекающих на ранних стадиях звездообразования. Разработан подход к исследованию спектральных карт дозвездных и протозвездных объектов, в котором сочетаются современный метод расчета переноса излучения и самосогласованная модель динамической и химической эволюции межзвездной среды. Анализ большого объема наблюдательных данных позволил прояснить роль основных факторов, определяющих характеристики спектров излучения этих объектов. Данный подход лег в основу мощного теоретического инструмента для всесторонней интерпретации наблюдательных данных об одном из важнейших процессов во Вселенной – процессе рождения звезд. (ИНАСАН) На основе синоптических наблюдений Кисловодской горной станции создан комплекс баз данных о длительном поведении солнечной активности, параметризуемой рядами ее основных индексов. Показано, что кисловодские ряды классических индексов солнечной активности, сохраняя основные принципы мировой Службы Солнца (непрерывность, регулярность и однородность рядов), являются наилучшими для продолжения данных мировых синоптических солнечных наблюдений с 70-х – 80-х годов XX века по настоящее время. (ГАО РАН) На основе простейшей модели солнечного динамо Паркера построено широтно-временное распределение магнитной и токовой спиральности. Определены значения параметров модели, при которых это распределение наиболее близко воспроизводит наблюдаемое. На основе анализа наблюдательных данных по измерению полного вектора магнитного поля в активных областях впервые показано, что знак антисимметричности спиральности относительно солнечного экватора сохранился при переходе от 22-го к 23-му солнечному циклу. (ИЗМИРАН, МГУ) Обнаружена спиральная структура магнитного поля над солнечными пятнами по многочастотным поляризационным радионаблюдениям на телескопе РАТАН-600. Показано, что силовая трубка магнитного поля распространяется вверх по спирали шириной ~ 0.4 градуса. Магнитные поля величиной около 600 Гс находятся на достаточно больших высотах в короне Солнца – до 25 тыс. км. (САО РАН, СПбГУ) На основе данных спутников «Кластер» и «Геотэйл» построены модели формирования нестационарных структур магнитного и электрического поля, отвечающих за ускорение плазмы в хвосте магнитосферы Земли. Модель сдвиговой деформации в толстом плазменном слое рассматривает независимое вертикальное движение отдельных магнитных силовых трубок, в результате которого возникают сильно наклоненные токовые слои и осцилляции наклона слоя, обнаруженные ранее в эксперименте. Установлено наличие в токовом слое геомагнитного хвоста пространственно локализованных источников неадиабатического ускорения ионов двух типов, различающихся по энергиям и распределением по скоростям. В рамках созданной модели дано объяснение. (ИКИ РАН) Построена высокоточная численная теория движения астероида Apophis (99942) и определены параметры его орбиты из обработки всех имеющихся оптических и радиолокационных наблюдений. Линейным и нелинейным методами найдены параметры эллипсоида рассеяния возможных положений астероида в момент наибольшего сближения с Землей 13 апреля 2029 г. Результаты исследования полностью исключают возможность столкновения астероида с Землей в 2029 г. и с большой вероятностью – в 2036 г. (ИПА РАН) Для вещества нейтронных звезд плотностью в миллиард тонн на кубический сантиметр построена кинетическая теория с учетом динамического плазменного экранирования при обмене поперечными плазмонами. В результате кардинальным образом изменились наши представления о кинетических свойствах сверхплотного вещества: теплопроводности, вязкости и др. Полученные результаты исключительно важны для моделирования эволюции нейтронных звезд и других объектов, состоящих из вещества сверхъядерной плотности, изучение которого невозможно в лабораторных условиях. (ФТИ РАН) С помощью широкопольной российско-итальянской камеры высокого временного разрешения TORTORA впервые проведены наблюдения оптического компаньона гамма-всплеска (GRB080319B) в течение всего интервала его гамма-активности с временным разрешением 0,13 с. Обнаружена тонкая временная структура кривой блеска этой оптической вспышки, достигающей в максимуме 5,3 звездной величины: 4 эквидистантных (интервал ~ 9 секунд) пика, скоррелированых с вариациями гамма-излучения, что может свидетельствовать о периодической активности «внутренней машины» гамма-всплеска. В течение последнего пика обнаружены осцилляции с периодом ~ 1 с и амплитудой ~ 10%. Столь быстрые вариации оптического блеска впервые обнаружены у астрономического объекта на космологическом расстоянии. Полученные результаты требуют как существенного пересмотра современных моделей гамма-всплесков, так и дальнейших детальных исследований оптического излучения, сопровождающего гамма-всплески. (САО РАН; ФГУП НИИПП; Болонский университет, Обсерватория Брера, Италия)
III. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
15. Основы развития и функционирования энергетических систем в рыночных условиях, включая проблемы энергоэффективнос-ти экономики и глобализации энергетики, энергобезопасность, энергоресурсо-сбережение и комплексное использование природных топлив	Разработана технология комплексного энергохимического использования природного газа с получением электроэнергии и синтетического жидкого топлива на базе парогазовых установок (ПГУ), позволяющая снизить стоимость производства электроэнергии на перспективных ПГУ. Разработаны научные основы новой технологии использования водорода в каталитических процессах гидрооблагораживания моторных топлив (процессы деароматизации, гидростабилизации, гидроизомеризации) для улучшения экологических и служебных характеристик энергоустановок. Разработан метод получения высокоэффективных и экономичных катализаторов для этих процессов. Осуществлена верификация бифункциональности разрабатываемых катализаторов, позволяющая минимизировать число стадий процессов гидрооблагораживания. Разрабатываемая технология должна обеспечить качество моторных топлив на уровне Евро-4. Выполнены фундаментальные исследования, математическое моделирование и оптимизация процесса в новом (автоматизированном) химическом реакторе для экзотермических процессов; проведена разработка на этой основе системы управления синтезом моторных топлив. Выполнен цикл теоретических и экспериментальных исследований в обоснование комплексной технологии совместной переработки древесных отходов и природного газа (в общем случае любого органического сырья, газообразных и жидких углеводородов) с целью получения энергетического водорода и чистых углеродных материалов для широкого промышленного использования. Разрабатываемая технология является двухстадийной. На первой стадии осуществляется термическая деструкция древесины с получением активированного угля, на второй – термическое разложение природного газа в пористой углеродной матрице, получаемой на первой стадии процесса. Углерод, образующийся при пиролизе природного газа, заполняет поры исходной углеродной матрицы, превращая ее в монолит, состоящий из углерода древесины и углерода природного газа. Общее содержание углерода в получаемом продукте – 97-99%. Применительно к задаче повышения эффективности теплоснабжения показана перспективность использования тепловых аккумуляторов с фазовым превращением рабочего вещества (типа парафинов). На основании проведенных экспериментов предложена методика расчета таких аккумуляторов. На основании анализа парка отопительных котлов на угле рекомендовано: сжигание угля в топках с псевдоожиженным слоем, реализация автотермического пиролиза с применением катализаторов, обеспечение отопительных котлов термоуглем и брикетированным углем. (ОИВТ РАН) Исследовано влияние изменения КПД блоков ВВЭР на рыночную цену электроэнергии, темпы роста и изменение со временем рыночной доли АЭС. Показано, что методология ИНПРО (МАГАТЭ) завышает стоимость ядерной электроэнергии примерно вдвое. Определена экономическая эффективность модульного гелиевого реактора в условиях энергетического рынка. Разработана общая динамическая балансовая модель стихийного рынка, с помощью которой исследовано поведение энергосистем в критических ситуациях. (ИБРАЭ РАН) Разработана технология анализа каскадно развивающихся аварийных процессов в электроэнергетических системах, основанная на классификации событий и состояний в системе и определении взаимосвязей между ними. Выделена группа событий, ухудшающих состояния системы, цикл которых может привести к необратимому опасному развитию аварии. (ИСЭМ СО РАН)
16. Физико-технические и экологические проблемы энергетики, тепломассообмен, теплофизические и электрофизические свойства веществ, низкотемпературная плазма и технологии на ее основе	Разработан новый способ определения термодинамической активности (энергии Гиббса) в многокомпонентных жидкометаллических теплоносителях на основе модифицированного варианта эффузионного метода. Метод развит для теплоносителей, интенсивно реагирующих с кислородом (системы щелочных металлов, имеющие наиболее близкую перспективу применения в качестве теплоносителей энергетических установок с реакторами на быстрых нейтронах) и для интервала давлений между кнудсеновским (свободномолекулярным) и гидродинамическим режимами истечения. Показано, что уравнение Герца-Кнудсена, описывающее свободно-молекулярное истечение, является частным случаем общего выражения, полученного для эффузионного процесса. Основные исследования были посвящены изучению закономерностей теплообмена при охлаждении высокофорсированных поверхностей теплообмена. Они касались охлаждения Токамака, аппаратов силовой электроники, мощных компьютеров, атомных реакторов, охлаждаемых теплоносителем сверхкритических параметров, и газовых турбин. Обнаружены принципиально новые бимодальные распределения капель по размерам при распыле перегретой жидкости, вводимой в компрессор газовой турбины. Экспериментально подтверждена возможность физического касания жидкостью, недогретой до температуры насыщения, сильно перегретой поверхности. Выполнены экспериментальные исследования особенностей теплообмена и механизма возникновения открытого ранее в работах ОИВТ РАН нового эффекта полевых ловушек при кипении диэлектрических жидкостей на неоднородных и микроструктурированных поверхностях при воздействии внешних электрических полей, в результате которых установлены условия возникновения эффекта полевых ловушек и экспериментально обоснована возможность увеличения коэффициентов теплоотдачи при кипении в 3-6 раз с его использованием. Проведены эксперименты по формированию плазменно-пылевых структур в тлеющем разряде постоянного тока при температуре нейтрального газа в диапазоне 4.2-300 К. Охлаждение разряда при неизменных разрядном токе и плотности нейтрального газа приводит к значительному (примерно на порядок) уменьшению межчастичного расстояния в структурах и изменению динамики пылевых частиц в ней. Выполнены исследования по управлению структурой потока и воспламенением углеводородного топлива с помощью поверхностного дугового разряда в каверне и за уступом сверхзвукового канала. В настоящее время нанопорошки используются для поджига и управления горением углеводородного топлива в высокоскоростном воздушном потоке в ГПВРД. Экспериментально показано, что полнота стимулированного горения (СГ) обедненных Al-воздушных смесей может достигать 90-100%, что существенно выше полноты сгорания таких же смесей в обычных условиях без плазменного стимулирования. Завершен цикл расчетно-теоретических исследований нелинейного поведения нейтрально устойчивых и неустойчивых (в соответствии с полученными в линейном приближении критериями) плоских ударных волн. Проведен параметрический анализ эволюции ударной волны на S-образном (в p-u координатах) фрагменте ударной адиабаты с неоднозначным представлением ударноволнового разрыва, включающем участок с L>1+2M (один из критериев неустойчивости ударной волны в средах с произвольным уравнением состояния). Показано, что решения с неустойчивой ударной волной не реализуются. Исследована зависимость возникающей распадной конфигурации от параметров ударной волны (положения на ударной адиабате), формы и интенсивности ее возмущения. В многомерных расчетах обнаружено формирование «ячеистой» структуры ударной волны, обусловленной «переключением» локальных параметров ударной волны между допустимыми видами распадных конфигураций. Проведены экспериментальные исследования экстремальных состояний, образующихся в нанослоях вещества под действием мощных фемтосекундных лазерных импульсов. При воздействии фемтосекундных лазерных импульсов умеренной интенсивности 10¹³ ÷ 10¹⁴ Вт/см²на металлические мишени (алюминий, золото, никель) исследована структура абляционного факела, динамика движения откольного слоя, измерены пороги абляции и испарения поверхностного слоя мишеней, характеризующие структуру факела. На Международной космической станции выполнены экспериментальные исследования нового состояния пылевой плазмы – электрореологической (ЭР) плазмы, формирующейся в условиях микрогравитации с помощью установки «ПК-3 Плюс». Получены данные о структурном фазовом переходе от изотропной пылевой плазмы к цепочечным структурам, т. е. к ЭР плазме. Выполнены эксперименты по исследованию динамики этого фазового перехода. Проведено исследование процесса кристаллизации и изменения упорядоченности в структуре заряженных пылевых частиц при варьировании давления плазмообразующего газа, напряжения высокочастотного генератора (концентрации электронов и ионов). Эксперимент выполнялся для частиц диаметром 1,55 мкм в аргоне в условиях микрогравитации. Впервые наблюдался фазовый переход от плазменного кристалла к плазменной жидкости в большой изотропной 3-мерной плазменно-пылевой системе. Проведено исследование термодинамических многоступенчатых циклов газотурбинных установок на продуктах газификации угля. Предложены новые конфигурации трехступенчатых схем ГТУ с впрыском воды в тракты окислителя перед выходным теплообменником-регенератором. Показано, что, оптимизируя значения расходов в трактах окислителя, можно достичь не только высоких значений КПД – за счет эффективной регенерации тепла уходящих газов, но и практически исключить образование окислов азота в камере сгорания последней ступени – за счет снижения коэффициента избытка окислителя в последней ступени ГТУ при вытеснении воздуха парами воды. (ОИВТ РАН) Разработан и реализован комплекс физических моделей, детально описывающих протекание аварийных процессов на реакторных установках АЭС и на этой базе создан сквозной интегральный код СОКРАТ/В2 для анализа тяжелых запроектных аварий на АЭС с реакторными установками типа ВВЭР. Работа проводилась с участием организаций Росатома (СПб АЭП, АЭП, ЭНИЦ, ФЭИ), федеральных научных центров (ВНИИЭФ, РНЦ КИ). Расчетный код представлен к аттестации в Ростехнадзоре и используется проектными и конструкторскими организациями Атомэнергопрома для обоснования безопасности по проектам АЭС-2006 в России и за рубежом. Завершен первый этап комплекса работ по разработке расчетного кода СОКРАТ/В3 для анализа радиологических последствий и риска для окружающей среды и населения при проектных и запроектных авариях на АЭС. Новая версия кода СОКРАТ/В3 позволяет сквозным образом моделировать накопление, выход продуктов деления и конструкционных материалов в форме аэрозолей под защитную оболочку АЭС из реакторной установки и далее в окружающую среду. В настоящее время версия кода проходит стадию всесторонней верификации и передана в опытную эксплуатацию в организации Росатома. Совместно со специалистами Росатома, Ростехнадзора и ИГП РАН разработан проект концепции и проект федерального закона «Об обращении с радиоактивными отходами». Разработка законопроекта обусловлена необходимостью создания и законодательного закрепления условий и механизмов, направленных на прекращение дальнейшей генерации проблем в области обращения с радиоактивными отходами в Российской Федерации, а также необходимостью своевременного решения проблем, накопленных РАО. Концепция федерального закона «Об обращении с радиоактивными отходами» и техническое задание на разработку данного законопроекта утверждены пунктом 8 протокола заседания Комиссии Правительства РФ по законопроектной деятельности 14 апреля 2008 года № 12. В течение второй половины 2008 года законопроект согласован с большинством заинтересованных ведомств, в том числе Минюстом России. Планом законопроектной деятельности Правительства Российской Федерации предусмотрено представление законопроекта в Федеральное собрание в первой половине 2009 года. Завершено выполнение международного проекта по усовершенствованию системы радиационного мониторинга и аварийного реагирования в Мурманской области. Основной целью работы являлось кардинальное совершенствование системы контроля радиационной обстановки и аварийного реагирования при авариях на радиационно-опасных объектах, связанных с утилизацией АПЛ, обращении с ОЯТ и РАО. Созданы региональный кризисный центр в г. Мурманске и кризисный центр ФГУП «СевРАО», объектовые системы радиационного контроля на ФГУП «СРЗ «Нерпа» и ПВХ РО «Сайда», усовершенствованы АСКРО филиала № 2 ФГУП «СевРАО» (п. Гремиха) и Мурманская территориальная АСКРО, создана система оперативно-экспертной поддержки аварийных центров Мурманской области техническим кризисным центром ИБРАЭ РАН. Созданная система получила высокую оценку миссии МАГАТЭ. Эксперты МАГАТЭ отметили: «Проект сыграл выдающуюся роль в повышении уровня аварийной готовности в Мурманской области. Новая система может служить моделью для других аналогичных проектов». (ИБРАЭ РАН) С целью исследования механизмов ионизационных процессов, протекающих в неполярных жидкостях, изучено влияние на эти процессы примеси воды, что позволило установить основные закономерности образования гидратированных кластерных ионов в данных системах. Показано, что количество молекул воды в ионных кластерах зависит от концентрации воды, растворенной в данной жидкости. Измерены константы скорости процессов, определяющих концентрацию гидратированных кластерных ионов в неполярной жидкости. Полученные результаты важны для анализа электрических свойств жидких диэлектриков, имеющих контакт с водой или влажным воздухом, которые находят широкое применение в технических устройствах, включая высоковольтные системы. Понимание физико-химических процессов с участием заряженных частиц, происходящих в реально используемых жидких диэлектриках, обеспечивает возможность улучшения параметров электротехнических изделий. (ИНЭПХФ РАН) Обнаружен эффект разделения компонентов воздуха (азота и кислорода) в ламинарном пограничном слое на проницаемой пластине при вдуве инертных газов в воздух и водородо-воздушные смеси. Относительное увеличение объемной концентрации кислорода вблизи проницаемой поверхности может достигать 25%. Эффект разделения может оказывать существенное влияние на состав и характеристики химически реагирующих газовых потоков. (ИТ СО РАН) Разработан способ преобразования энергии градиентов солености с использованием полупроницаемых осмотических мембран. Выполнен анализ конструкций и схем размещения гидроосмотических энергетических установок. (ИПМТ ДВО РАН) Получены данные по воздействию импульсного электромагнитного излучения на конден-сированные материалы. Установлено, что облучение расплава чугуна (масс. %: 3,7 С; 1,0 Si; 0,5 Mn; 0,1 P и S) наносекундными электромагнитными импульсами (НЭМИ) до 25 мин способствует увеличению плотности расплава, температуры начала кристаллизации аустенита и снижению температур эвтектического превращения. Максимальные значения теплопроводности, коррозионной стойкости, плотности и твердости чугуна наблюдаются при облучении расплава НЭМИ в течение 10 мин. При продолжительности облучения более 15 мин включения графита в чугуне измельчаются. (ИМ ХНЦ ДВО РАН)
17. Фундаменталь-ные проблемы современной электротехники, импульсной и возобновляемой энергетики	Выполнено научное обоснование эффективных технологий преобразования солнечной и ветровой энергии, энергии биомассы, энергии малых водных потоков, геотермальной энергии и других ВИЭ в электрическую и тепловую энергию и оптимальных конфигураций и модельных рядов энергетических установок с учетом реальных климатических условий их эксплуатации, существенного изменения суточных и сезонных графиков энергетических потоков и графиков потребления энергии автономными потребителями. Наибольшую конкурентоспособность демонстрируют установки и системы, сочетающие использование нескольких видов первичных источников энергии. Создан излучатель мощных и повторяющихся с высокой частотой следования электромагнитных видеоимпульсов на основе 2-элементной активной синхронизированной антенной решетки. Решены физико-технические проблемы реализации устойчивого когерентного режима излучения решетки при длительности излучаемых видеоимпульсов до 70 пс. Достигнута эффективная импульсная мощность излучения 40 МВт в спектральном диапазоне до 12 ГГц при и частоте следования видеоимпульсов до 10⁵имп/с. Подготовлены заявки на патенты по созданию и использованию излучателей данного типа. Предложена модель инициирования процессов релаксации при воздействии упругим и электромагнитным полями, ведущих к разрядке локальных структурных напряжений. Впервые оценены пороговые уровни энергии триггерного воздействия, соответствующие фоновому уровню текущего процесса релаксации. Показано, что при расчетном воздействии с энергией ниже порогового уровня вызванная активизация процесса релаксации приводит к разрядке локальных напряжений и понижению акустомикросейсмического фона только на линейном участке развития механической неустойчивости. (ОИВТ РАН)
18. Атомная, термоядерная, водородная и космическая энергетика	Выполнен комплекс экспериментальных и теоретических исследований процессов смесеобразования, горения и генерации высокотемпературного водяного пара в водородо-кислородных парогенераторах (ВКПГ) различной размерности, разработаны и созданы экспериментальные блоки ВКПГ тепловой мощностью 20-100 кВт(т) и 20-25 МВт(т) с системами топливообеспечения, диагностики и управления, проведены их испытания в различных режимах при температурах и давлениях до 1200 К и 7 МПа, в интервалах мощностей до 24,7 МВт(т) и расходах топлива до 2 нм³/сек. при длительности единичных испытаний до 300 секунд. Выполнен цикл фундаментальных и прикладных исследований, в результате которых разработана и создана экспериментальная интегрированная система энергообеспечения автономных потребителей в составе: модельный источник водорода – металлогидридная система очистки и хранения водорода – энергоустановка мощностью 5 кВт(э) на основе ТПТЭ – преобразователь тока – модельная нагрузка (5 кВт(э)). Предложен и исследован новый технологический процесс КЦА для металлогидридных систем очистки водорода, обеспечивающий ускорение процессов (повышение производительности) в 3-10 раз. С использованием алюминий-водяного плазмохимического реактора для производства водорода показано, что в таком реакторе для производства водорода может использоваться твердый и порошкообразный алюминий. Емкостной ВЧ разряд позволяет значительно ускорить химическую реакцию восстановления водорода из воды. На выходе такого реактора может одновременно производиться мелеодисперсный бимид или оксид алюминия (AlO) в зависимости от режима работы реактора. Ориентировочные размеры реактора для производства 1 г/с водорода не превышают 1-2 литров. (ОИВТ РАН) В рамках работ по обоснованию безопасности современных и новых ядерных реакторов разрабатываются компьютерные коды для расчетов термомеханического и физико-химического поведения отдельного твэла (так называемые «топливные» коды). Разработан усовершенствованный программный модуль (код) SFPR для комплексного описания всего многообразия физических явлений, протекающих в различных режимах функционирования твэлов, с учетом геометрических параметров топлива и оболочки, неравномерности распределения линейной мощности по твэлу, выхода газовых ПД под оболочку, изменения содержания и состава газовой смеси в твэле, зависимости свойств топлива от выгорания, стехиометрического состава и температуры. Проведены расчетные работы в обоснование работоспособности и по подготовке к аттестации для коммерческого использования новых видов топлива (уран-бериллиевое и уран-гадолиниевое, обычное урановое с увеличенным размером зерна). Проведена подготовка кода SFPR для расчетных работ в обоснование проектных решений АЭС-2006 по выходу радиоактивных продуктов деления из твэлов реакторов типа ВВЭР при высоком выгорании топлива. В рамках реализации решений Соглашения о «Глобальном партнерстве», принятом странами «Большой восьмерки» (Канада, Кананаскис, 2002 г.), в 2007 году завершена разработка Страте-гического Мастер-Плана (СМП) утилизации выведенного из эксплуатации атомного флота и реабилитации радиационно-опасных объектов обслуживающей инфраструктуры на северо-западе России. В 2008 году продолжена работа по теме «Разработка регламента и процедур для внедрения Информационной системы управления программой (ИСУП) и обучение уполномоченного персонала для реализации СМП и ИСУП». Работа включает в себя разработку систем сбора и управления данными, систему информационно-аналитической поддержки для координации и управления реализацией Программы комплексной утилизации. Завершается разработка и сдача в эксплуатацию ИСУП СМП. В целях повышения эффективности топливоиспользования в быстрых реакторах с натриевым теплоносителем (типа БН) выполнен цикл работ по проведению концептуального нейтронно-физического анализа открытых и замкнутых топливных циклов на основе стандартного оксидного топлива (UO₂) и топлива повышенной плотности типа уран-карбидного (UC). На базе активной зоны типа БН-800 выполнена оптимизация состава ТВС и характеристик активной зоны с оксидным топливом применительно к работе БН-800 в открытом топливном цикле и двух следующих рециклах с рециклированным топливом без разделения урана и плутония и без добавки плутония извне. Для реактора типа БН с топливом повышенной плотности проведены расчетные исследования нейтронно-физических характеристик, обеспечивающих переход к замкнутому топливному циклу при самообеспечении делящимися ядрами с первого рецикла. Показана возможность обеспечения отрицательного значения интегрального натриевого пустотного эффекта реактивности при полной потере натрия. (ИБРАЭ РАН) С целью изучения и численного моделирования кинетики переходных характеристик фототока и фотопотенциала в активных слоях органических солнечных фотоэлементов и фотодетекторов проведено детальное исследование электронно-транспортных свойств активных слоев перспективных фотовольтаических однослойных ячеек. Характеристики, измеренные методом токового зондирования, показали многократное увеличение дифференциальной емкости ячеек от приложенного к ним напряжения. Предложенная методика токового зондирования позволила также надежно определить значения последовательного сопротивления для ячеек и характеристические времена релаксации дифференциальной емкости. Полученные величины времен релаксации свидетельствуют о высоких значениях подвижности свободных носителей зарядов в активной среде исследованных органических фотоэлементов. (ИНЭПХФ РАН)
19. Общая механика, динамика космических тел, транспортных средств и управляемых аппаратов, биомеханика, механика жидкости, газа и плазмы, неидеальных и многофазных сред, а также механика горения, детонации и взрыва	Проведено экспериментальное исследование зависимости длины факелов газообразных топлив CH₄и H₂ и их смесей с инертными газами и азотом, в широком диапазоне концентраций последних до уровней, ограничивающих горение. Обобщение полученных данных в ламинарном и турбулентном режимах горения позволило предложить надежные формулы для расчета интенсивности горения газов, загрязненных азотом, CO₂ и другими негорючими газообразными веществами. (ОИВТ РАН) Исследована работа контура поддержания амплитуды рабочих колебаний волнового твердотельного гироскопа, разработан контур, обеспечивающий автоматическую компенсацию разнодобротности резонатора. Проведено исследование устойчивости плоских периодических вращений спутника – твердого тела относительно центра масс. Спутник считается близким к динамически симметричному, эксцентриситет орбиты произволен. Решена нелинейная задача об устойчивости таких вращений по Ляпунову. Для спутника, центральный эллипсоид инерции которого близок к сфере, дан также анализ устойчивости по отношению к пространственным возмущениям. Выполнено исследование движения сложных сред в емкостях с подвижными границами, исследованы свойства смеси вязкой жидкости с твердыми частицами под действием вибрации. Для определения движения вязких сред задача сведена к интегрированию краевых задач бигармонического и гармонического уравнений (уравнение Лапласа). Для них разработан численный метод граничных элементов без насыщения. Численный метод оказывается более простым, а погрешность его уменьшается быстрее любой степени шага сетки. (ИПМех РАН) Разработаны методы теоретического описания процессов смешения в турбулентной микропористой жидкости (жидкость с диаметром микропузырьков d~10¸100 мкм и объемным газосодержанием 0.2£j£0.99) при наличии физико-химических превращений, фазовых переходов, электрических разрядов. В приближении бесконечно быстрых химических реакций рассмотрена задача горения турбулентной струи пористого топлива (вода с высоким содержанием органических веществ) в окружающей воздушной среде, моделирующая стимулированное плазмой горение жидких компонентов с высоким содержанием органики. Проведены экспериментальные исследования эрозионного разряда в потоке газодисперсной смеси (воздух + микрокапли электролита). (Для получения продуктов эрозии на электроды наносился воск.) Установлено, что за разрядным промежутком реализуются два режима: линейный пробой типа «четочной» молнии (промежутка 0.5-1 м) и возникновение долгоживущих плазменных образований. На основе киносъемки о динамике движения долгоживущих образований в магнитном поле и осциллограмм тока, полученных с проводящего экрана, предложена физическая модель, описывающая процессы зарождения, существования и затухания долгоживущих плазменных образований. Разработана методика моделирования связанных трехмерных задач конвекции и выполнено моделирование конвекции в эксперименте «Дакон» при действии реальных вибрационных и квазистатических микроускорений в условиях полета МКС. Выполнены исследования околокритических процессов применительно к космическому проекту «Крит». Исследованы решения трехмерных линеаризованных уравнений Навье-Стокса несжимаемой жидкости в приближении Буссинеска для задачи конвекции Рэлея-Бенара. В рамках двухмерной кинетико-континуальной модели взаимодействия солнечного ветра с межзвездной средой исследовался процесс стохастического ускорения заряженных частиц на флуктуациях солнечного ветра в области внутреннего ударного слоя (между гелиосферной ударной волной и гелиопаузой). Проводились исследования дрейфового ускорения протонов на гелиосферной ударной волне с целью интерпретации измерений энергичных частиц на космическом аппарате «Вояджер-1». (ИПРИМ РАН) Изучено охлаждение нагнетаемым воздухом очага энерговыделения, неравномерно распределенного внутри пористого объекта, при различных перепадах давления газа на входе и на выходе из пористого объекта в поле силы тяжести. Обнаружен эффект уменьшения разогрева пористого объекта при удалении расположенного внутри него очага выделения тепла от входной части объекта, в которую подается холодный воздух. Выявлена неоднозначная зависимость разогрева пористого объекта от ширины очага энерговыделения: при росте ширины очага тепловыделения разогрев объекта может как увеличиваться, так и уменьшаться в зависимости от удаленности очага выделения тепла от входа в объект. (ИАПУ ДВО РАН) Разработана система высокоточного определения параметров движения АНПА, использующая данные от бортовой цифровой фотосистемы и работающая под управлением бортового компьютера системы технического зрения. (ИПМТ ДВО РАН) В камере проточного типа впервые реализованы устойчивые режимы непрерывной спиновой и пульсирующей детонации Н₂–О₂ и С₂Н₂–О₂ смесей при нестационарной эжекции кислорода, позволяющие развивать силу тяги при нулевой начальной скорости. Показано, что насосом для окислителя является детонационная волна, а всасывающим поршнем – волна разрежения. Выполнены важные исследования волновых течений жидкости. Построен новый класс нелинейных гиперболических уравнений мелкой воды над неровным дном, учитывающих эффекты дисперсии и турбулентного перемешивания. Исследовано влияние дисперсионных эффектов и обрушения на структуру нелинейных волн в окрестности локального препятствия в открытых каналах. (ИГиЛ СО РАН) Для каналов с размером порядка капиллярной постоянной экспериментально обнаружена область подавления пузырькового кипения и перехода к режиму испарения сверхтонких пленок жидкости. Построена модель подавления кипения, учитывающая влияние режима течения и условий зарождения центров кипения в тонких пленках жидкости. Получено, что в микроканалах с размером существенно меньше капиллярной постоянной пузырьковое кипение полностью подавлено и основным механизмом теплообмена является испарение на деформированной капиллярными силами межфазной поверхности. Работа важна для развития основ физики фазовых переходов на микромасштабах и создания высокоэффективных теплообменников. (ИТ СО РАН) Впервые реализован квазистационарный оптический разряд в воздушном сверхзвуковом потоке (М=2) в условиях масштабной аэродинамической установки. Взаимодействие теплового следа оптического разряда с головной ударной волной, генерируемой моделью, оказывает существенное влияние на структуру течения за ударной волной, что позволяет существенно снизить интенсивность звукового удара. При исследовании процессов теплообмена и предельных энергетических характеристик тлеющего разряда при высокой до 100 м/с скорости прокачки для мощного лазера с дисковыми вентиляторами – теплообменниками впервые обнаружен эффект медленной тепловой неустойчивости объемного разряда СО₂ лазера при низком давлении. Показано, что данное явление связано с проявлением струйного характера течения газа в замкнутом контуре и увеличение перемешивания газа в канале перед теплообменником позволяет подавить эту неустойчивость. (ИТПМ СО РАН) Впервые рассмотрена магнитогидродинамическая турбулентность, стационарно поддерживаемая внешней силой, которая наряду с энергией вносит в поток перекрестную спиральность. Показано, что перекрестная спиральность препятствует каскадному переносу энергии и приводит к накоплению энергии в системе. При низком уровне вносимой перекрестной спиральности турбулентность накапливает ее – интегральный коэффициент корреляции существенно превосходит отношение вносимой спиральности к вносимой энергии. С ростом уровня вносимой перекрестной спиральности энергия турбулентного потока может увеличиваться в десятки раз. (ИМСС УрО)
20. Механика твердого тела, физика и механика деформирования и разрушения, механика композиционных и наноматериалов, а также трибология	Построена молекулярно-динамическая модель движения краевой дислокации в монокристалле. Для монокристалла алюминия получены зависимости скорости краевой диссоциировавшей дислокации от сдвигового напряжения при различных температурах. Определена температурная зависимость коэффициента фононного трения краевой дислокации. Результаты согласуются с экспериментальными данными по температурной зависимости предела текучести алюминия при высокоскоростной деформации в предположении, что температура не оказывает влияния на плотность дислокаций за фронтом ударной волны. (ОИВТ РАН) Проведено квантово-механическое и молекулярно-динамическое моделирование структуры, потенциалов взаимодействия компонентов композиционных материалов на основе гибкоцепной полимерной матрицы и наноразмерных наполнителей (аморфный углерод, силикат, минерал шунгит). Рассчитаны микроскопические механические характеристики модельных кластеров полимерных нанокомпозитов при их деформировании (растяжении) вплоть до разрыва. Проведен расчет коэффициента всестороннего сжатия К для композита (полимерная матрица с нановключением). Моделирование проводили в NPT-ансамбле с периодическими граничными условиями при нормальных условиях в рамках разработанной программы MDPOL. Использовались вычислительные мощности многопроцессорного кластера ИПРИМ РАН. (ИПРИМ РАН) Построена механико-математическая модель, описывающая демпфирующую роль водородо-содержащей аморфной границы в материале с наночастицами. Показано, что последняя приводит к повышению термодинамической устойчивости связующей матрицы. Экспериментально подтверждено повышение стабильности материала при нагреве до 300°C. Исследовано поведение жидкости в наноканалах, стенки которых имеют кристаллическую и аморфную структуры. Показано, что в нанозазорах размером 3-20 нм кристаллическая структура (в отличие от аморфной) вызывает упорядочение прилегающих к стенкам слоев жидкости, в виде определенных структур. Показано, что различными типами вибрации стенок каналов можно управлять расходом и вязкими свойствами жидкости. Повторены условия удара спутника SMART1 о поверхность Луны, произведенного Европейским космическим агентством в 2006 году. Размеры кратера, полученные в результате моделирования методом конечных элементов с использованием специального критерия разрушения на основе понятия инкубационного времени хрупкого разрушения, совпадают с экспериментально наблюдаемыми астрономами. Теоретически разработан и экспериментально подтвержден новый подход, позволяющий получать высокоориентированные бездефектные и механически ненапряженные нанопленки различных материалов на подложках при большом рассогласовании решеток пленки и подложки (~15-25%). На основе теоретических предсказаний практически реализован новый метод осаждения карбида кремния на кремнии, отличающийся от всех существующих методик. Были выращены монокристаллические нанопленки карбида кремния кубического и ряда гексагональных политипов. Предложен и теоретически исследован новый механизм зарождения трещин в нанокомпозитных материалах. В рамках предлагаемого теоретического описания трещины зарождаются на дислокациях с большими векторами Бюргерса, образующихся в результате наноскопического идеального сдвига, который происходит под действием высокого растягивающего внешнего напряжения. Показано, что предлагаемый механизм образования трещин (путем комбинации процессов нормального отрыва и наноскопического идеального сдвига) в нанокомпозитных материалах может реализовываться при высоких значениях внешнего напряжения, достигаемых при ударных нагрузках. (ИПМаш РАН) Разработаны комбинированные методы определения динамических параметров тонких полимерных волокон при использовании измерений электромагнитного излучения (ЭМИ) при распространении волн в волокнах антенной и высокоскоростной съемки видеокамерой. Предложено определять волновые скорости тонких волокон и мгновенные упругие модули Юнга при разгрузке в зависимости от деформации волокна простым достаточно точным методом ЭМИ. В качестве образцов брались упруговязкие и упруговязкопластические полимерные волокна диаметром 0.3-0.06 мм. Обнаружена сильная зависимость указанных скоростей и модуля Юнга от деформации в волокнах из сополимера. Фундаментальные исследования по методу регистрации электромагнитного сигнала, излучаемого в процессах колебания и разрушения тел, нацелены на определение параметров и контроля явлений предразрушения материалов и элементов конструкций на макро-, микроуровне. (ИПМех РАН) Получены условия возникновения, закономерности развития и торможения осесимметрического вязкопластического течения упруговязкопластического материала в цилиндрическом вискозиметре, вычислены уровень и распределение остаточных напряжений при остановке вискозиметра. Показан асимптотический характер продвижения упругопластической границы от внутренней цилиндрической поверхности вискозиметра. (ИАПУ ДВО РАН) Установлена возможность придания стеклянному слою стеклометаллокомпозита пространственной наноструктуры, благодаря чему стеклометаллокомпозит приобретет исключительно высокую прочность и ударную стойкость и может быть использован для изготовления прочных корпусов глубоководной техники. (ИПМТ ДВО РАН) Разработана пространственная математическая модель по деформации металла для сложной трехкомпонентной системы: инструмент деформирования – деформируемый металл – жидкий металл. Получены поля напряжений, перемещений и температур во времени. Реализован численно-аналитический подход к расчету тензорных полей напряжений, скоростей, деформаций и деформаций в окрестности концентраторов, что позволило рассчитать накопление деформаций и диссипации механической энергии и учитывать их влияние на прочность различных элементов конструкций. (ИМиМ ДВО РАН) Разработано описание неравновесных термодинамических процессов в деформируемых твердых телах, рассматриваемых как самосогласованные многоуровневые системы. В основе неравновесной термодинамики разрушения лежит структурно-фазовый распад кристалла в зонах гидростатического растяжения, в которых неравновесный термодинамический потенциал Гиббса становится положительным. Показано, что все типы деформационных дефектов, включая трещины, зарождаются как локальные структурные или структурно-фазовые превращения в зонах гидростатического растяжения различного масштаба. (ИФПМ СО РАН) Впервые предложены методики расчета методом молекулярной динамики термодинамических свойств наноструктур (калорического и термического уравнений состояния) и их свободной энергии. Уравнение состояния позволяет рассчитать константу Грюнайзена γ, которая широко используется в механике сплошных сред. (ИТПМ СО РАН) Построены определяющие уравнения установившейся ползучести материалов, имеющих разные свойства при растяжении и сжатии, разработаны алгоритмы численного решения задач в двух- и трехмерной постановках. Решены задачи кручения в условиях ползучести квадратных пластин. Просчитаны процессы формообразования с учетом упругого восстановления в режимах ползучести панелей крыла гражданского самолета SSJ. (ИГиЛ СО РАН) Разработана упруговязкопластическая математическая модель реологии металлов при больших высокотемпературных пластических деформациях, описывающая упрочнение материала и его разупрочнение, обусловленное процессами возврата и динамической рекристаллизации. Адекватность модели подтверждена пластометрическими испытаниями ряда марок сталей и результатами металлографических исследований микроструктуры образцов. (ИМАШ УРО РАН)
21. Теория машин и механизмов, анализ и синтез машинных комплексов, фунда-ментальные проблемы машин и сложных технических систем, включая безо-пасность, ресурс и живучесть, снижение техногенных и технологических рисков для объектов гражданского и оборонного назначения, проблемы аэрокосмической техники, морских и наземных транспортных систем	С целью исследования физико-химических процессов, влияющих на работоспособность и долговечность металла при высоких температурах и напряжениях, и разработки методов диагностики состояния металла энергетического оборудования: исследована морфология, элементный и фазовый состав отложений на поверхностях труб и в полостях дефектов после проведения стендовых испытаний модели парогенератора ПВГ-1000М. На поверхности теплообменных трубок выявлено образование коррозионных повреждений, аналогичных обнаруженным на теплообменных трубках, демонтированных с парогенераторов Южно-Украинской АЭС. Получение подобных дефектов в результате имитационных испытаний позволит досконально изучить причины их возникновения и разработать способы их залечивания; исследованы причины разрушения рабочей лопатки 23 ступени РНД турбины ПТ-135/160-130/15 ст. № 1 Волгоградской ТЭЦ-3. Установлено, что развитие разрушения лопатки проходило по усталостному механизму. Зарождение усталостной трещины имело многоочаговый характер. Очагами разрушения могли послужить межзеренные трещиноподобные несплошности, наблюдаемые на вогнутой поверхности кромки лопатки в околошовной зоне внешнего сварного валика, которые следует отнести к дефектам сварки. Признаков коррозионной компоненты в усталостном процессе разрушения исследуемой лопатки не обнаружено. Наличие хлора и серы в составе отложений на поверхности излома указывает на присутствие этих элементов в рабочей среде и может быть потенциально опасным для металла деталей проточной части турбины; при исследовании состояния оксидной пленки на котельных трубах Каширской ГРЭС установлено, что на образце трубы ВРЧ оксидная пленка загрязнена хлором, натрием, калием, кальцием. На образцах труб ВЭК и ВРЧ наблюдаются значительные загрязнения углеродом. Среднее содержание углерода на этих образцах составляет 1,9 и 3,2 вес.% соответственно. Локальные загрязнения углеродом в виде пятен размерами 10-60 мкм достигают десятков процентов. Это свидетельствует о попадании углеродсодержащих веществ в теплоноситель, проходящий через указанные трубы; установлено, что в приповерхностном слое на образцах труб ВРЧ, ШПП-1, КПП н.д.-2 происходит сульфидно-оксидная коррозия. Обогащенные серой пятна находятся в металле за границей продвижения кислорода, на расстояниях до 35 мкм от границы металла. Со стороны окалины наблюдается уширение границ зерен и неравномерное усиление контраста областей с повышенным содержанием серы. На уширенных границах и обогащенных серой пятнах наблюдаются признаки разрыхления. Проникновение кислорода вдоль границ зерен наблюдается на расстояниях до 25 мкм. Серосодержащие соединения входят в состав окалины. Катализирующие сульфидную коррозию элементы натрий и ванадий в окалине не обнаружены. С целью выяснения механизмов совместного и раздельного действия основных повреждающих факторов околоземного космического пространства – солнечного излучения и быстрого атомарного кислорода – на полимерные материалы космической техники были проведены оценки возможного фотокаталитического действия частиц пигментов (оксид цинка, диоксид титана), входящих в состав эмалей, которые находятся на поверхности космических летательных аппаратов и подвергаются одновременному воздействию солнечного излучения и быстрого атомарного кислорода. Получена верхняя оценка возможного эффекта. Повышение уноса массы с поверхности эмалевого покрытия из-за гипотетического фотокаталитического эффекта по отношению к эрозии атомарным кислородом не превышает множителя 2–3. (ИНЭПХФ РАН) Развиты методы анализа живучести и безопасности в вероятностной постановке. Разработаны методы уточненного анализа характеристик риска и безопасности с использованием исходной статистической информации о свойствах конструкционных материалов. Установлены временные зависимости параметров (характеристик) истории эксплуатационного нагружения, использованные для последующих расчетно-экспериментальных оценок исходной и остаточной прочности, ресурса, живучести, риска и безопасности. Учтены возможные сложные эффекты нелинейности, использованы критерии однократного кратковременного, циклического, динамического и длительного статического разрушения, линейной и нелинейной механики разрушения и механики катастроф. Разработана методика измерения статической жесткости несущей системы применительно к станку – гексаподу. В рабочем пространстве станка выбраны характерные точки, в которых проводились измерения жесткости, и места расположения датчиков линейных и угловых перемещений. По результатам измерений построены кривые «сила-перемещение» и составлены таблицы (матрицы) линейной и угловой жесткости, выявлены узлы с недостаточной жесткостью и выработаны мероприятия по усилению конструкции станка. Полученные данные позволяют наметить пути повышения жесткости машин с механизмами параллельной структуры. Разработана методика расчета тепловых полей тканых нагревателей, имеющих простую плоскую структуру с равномерным и неравномерным расположением высокоомных нитей в основном или уточном рапорте ткани. Методика позволяет создавать тканые нагреватели с различной конфигурацией тепловых полей. Методика допускает расчет тканых нагревателей, обеспечивающих согласование температурных режимов системы «обогреваемый объект – внешняя среда – нагреватель», что особенно важно при создании систем обогрева биологических объектов. (ИМАШ РАН)
22. Комплексные проблемы машиноведения, эргономика и бмомеханика систем «человек-машина-среда», создание и функционирование макро- и микроробототехни-ческих, мехатронных комплексов, динамика машин, волновые и вибрационные процессы в технике	Выполнено экспериментальное исследование режимов движения миниатюрных роботов в динамически изменяющихся средах, в ограниченных пространствах и в трубах малых диаметров с различным качеством поверхностей. Эксперименты выполнялись на созданной установке, включающей персональный компьютер, с помощью которого задавались параметры движения. Сочетание математического компьютерного моделирования с натурными экспериментами позволило выявить основные особенности управляемых режимов движения мобильных миниатюрных роботов, разработать частотный метод управления, в частности метод управления реверсивными режимами. Получила дальнейшее развитие теория функционирования систем управления мобильными робототехническими устройствами при выполнении сложных пространственных движений. Выполнен анализ алгоритмов адаптивного управления в самонастраивающейся системе с эталонной моделью с учетом неполноты информации о параметрах внешних воздействий и динамических характеристиках мобильного робота, получаемой в процессе движения. Эти алгоритмы допускают корректировку программного движения в зависимости от сигналов измерительно-информационной системы, что позволяет самой системе принимать простейшие решения об изменении направления движения при обходе или преодолении препятствий. Рассмотрен пример архитектуры контроллеров адаптивного управления мобильным роботом вертикального перемещения со скользящим уплотнением при обходе препятствия при его движении по вертикальной плоскости. Разработаны алгоритмы управления мобильным пятизвенным роботом с вакуумными захватными устройствами в конечных опорах и с измерительно-информационной системой на основе технического зрения, обеспечивающей распознавание боковых ответвлений, а также датчиков, фиксирующих наличие контакта крайних опор с поверхностью и датчиков силы и момента нагрузки. Многозвенный робот рассматривается как машина динамического принципа действия. Он выполнен в виде цепочки звеньев, соединенных шарнирами со встроенными управляемыми двигателями. Двигатели осуществляют повороты звеньев в соответствующих плоскостях на определенные углы, соответствующие целям управления, а вакуумные опоры конечных звеньев фиксируют положение всей системы в необходимых точках поверхности вдоль траектории управляемого движения с учетом ограничений, связанных с конструктивными особенностями внутренних поверхностей трубопроводов. Проведенные экспериментальные исследования системы управления с различными алгоритмами посредством компьютерного и натурного моделирования подтверждают возможность использования не только супервизорного (с присутствием оператора), но и автономного управления мобильными многозвенными роботами. На основе полученных результатов, обоснована структура измерительно-информационных устройств и рассчитаны параметры проектирования. Проведены экспериментальные исследования совместного функционирования информационной мехатронной системы моделирования движений человека для промышленных применений и антропометрической базы данных параметров человека, включая требование улучшения экипировки. Результаты экспериментальных исследований направлены на выполнение проектных работ по созданию промышленных автоматизированных систем, в которых необходимо учитывать разнообразие движений человека. Используются возможности взаимодействия с зарубежными партнерами, принимающими участие в исследованиях, проводимых в рамках международного проекта EUREKA E!3760-HUMANOID. (ИПМех РАН)
23. Создание перспективных конструкций, материалов и технологий в авиации, ракетной и атомной технике, судостроении, наземном транспорте, станко- и приборостроении	Для исследования напряженно-деформированного состояния трехслойных композитных оболочек произвольной формы в широком диапазоне изменения жесткостных характеристик слоев, условий их закрепления и нагружения построены эффективный конечный элемент заполнителя с аппроксимацией, учитывающей эффективные функции формы, и конечный элемент несущих слоев. Для адекватного учета неоднородности структуры, различных условий закрепления и нагружения слоев использованы различные модели (отдельно для несущих слоев и отдельно для заполнителя), с помощью которых затем моделируется напряженно-деформированное состояние конструкции в целом. Несущие слои трехслойной конструкции моделируются моментными оболочками Кирхгофа-Лява, а для заполнителя применены соотношения трехмерной теории упругости. Предложена эффективная конечно-элементная модель, позволяющая значительно увеличить скорость сходимости и приводящая к относительно невысоким порядкам систем уравнений и небольшим погрешностям расчета. (ИПРИМ РАН) С целью разработки научных основ создания новых композиционных тонкопленочных и мембранных материалов: предложен и реализован новый метод имплантации углеродной фазы в перфторированную ионообменную мембрану МФ-4СК путем гамма- и УФ-инициируемой прививки винилиденхлорида с последующим дегидрохлорированием привитого полимера во фторангидридный прекурсор мембраны с регулируемой толщиной гидролизованного слоя; проведены измерения диффузионной проницаемости водорода для исходных мембран МФ-4СК и допированных углеродной фазой с использованием специально разработанной методики. Показано, что допирование 10% углеродной фазы приводит к снижению коэффициента диффузионной проницаемости водорода для мембраны в Н⁺-форме при комнатной температуре в насыщенных парах воды: (3,2 ± 0,2)´10^–7см²/с для исходной, (1,8 ± 0,3)´10^–7см²/с для модифицированной; разработана методика допирования мембраны МФ-4СК поливиниловым спиртом путем инициируемой прививки винилацетата с последующим гидролизом привитого полимера. Цель подхода – поиск путей улучшения транспортных свойств мембраны, в частности, снижения диффузионной проницаемости водорода и метилового спирта. Обнаружен неожиданный эффект – взаимодействие Н⁺-формы МФ-4СК как с жидким ВА, так и с его парами, с образованием внутри ее полимерных продуктов. Разработана методика гамма-инициируемой прививки ВА в К⁺-форму мембраны. Получены серии образцов для измерения транспортных свойств мембран, модифицированных таким методом; разработана методика тонкослойного покрытия нитрильных резин с использованием полиамида ПА-6. Показано, что для образцов нитрильных резин на основе каучуков СКН-18 и СКН-40 полиамидное покрытие, содержащее 30% дисульфида молибдена, увеличивает устойчивость к истиранию примерно в 140- 200 раз по сравнению с исходной резиной. С целью разработки и оптимизации методов синтеза высоконаполненных композиционных материалов, содержащих углеродные наночастицы, проведено измерение комплексных диэлектрических характеристик композитов на частоте 2,73 ГГц, которое показало, что они обладают хорошими радиопоглощающими свойствами. Так ε'' > 1 при ε' > 4 при концентрациях углеродных нанотрубок в композите 0,3 масс.%. В то же время измерение диэлектрической проницаемости композита с углеродными волокнами диаметром ~ 3 мкм, взятыми из углеродной ткани, также показывает хорошие поглощающие свойства (ε'' > 1 при ε' > 15 при концентрациях волокон в 0,6 масс.%.) композитов и при этом они значительно дешевле. Однако механические характеристики выше у композитов с углеродными нанотрубками. (ИНЭПХФ РАН)
24. Теория систем, общая теория управления сложными техническими и другими динамическими системами, в том числе единая теория управления, вычислений и сетевых связей, а также теория сложных информационно-управляющих систем, групповое управление и распределенное управление	Разработаны методы синтеза структур преобразования, методы и технологии интеллектуальной поддержки построения моделей слабоструктурированных систем и ситуаций. (ИПТ РАН) Предложен и обоснован алгоритм синхронизации процессов в сложных технических системах, разработаны рекомендации по оптимизации кодирующих/декодирующих устройств в канале связи и дано решение задачи адаптивной синхронизации для класса нелинейных колебательных систем в форме Лурье. (ИПМаш РАН) Найдена оценка сверху главного бифуркационного значения максимального допустимого управляющего воздействия в задаче быстродействия для нелинейной системы второго порядка. Система имеет одну степень свободы и описывает динамику инерционного объекта под действием двух сил: управляющей и неуправляющей, заданной в виде периодической функции координаты. Терминальное множество представляет собой точки на оси абсцисс фазовой плоскости, причем расстояние между двумя соседними точками равно периоду неуправляющей силы. Таким образом, задача синтеза оптимального по быстродействию управления рассматривается на фазовом цилиндре. Величина, ограничивающая модуль управляющего воздействия, является существенным параметром задачи, от которого зависит структура оптимального решения. Под главным бифуркационным значением понимается такое значение указанного параметра, при котором на фазовом цилиндре появляются траектории с двумя переключениями релейного оптимального управления. Знание верхней оценки главного бифуркационного значения позволяет указать ограничения на управление, при которых оптимальный синтез имеет наиболее простую структуру, а именно, когда управление переключается не более одного раза. Построено точное решение задачи оптимального по быстродействию приведения динамического объекта в заданную точку многомерного пространства посредством ограниченной по модулю силы при наличии возмущения и противодействия. Метод сингулярных характеристик был применен для построения негладкого решения системы уравнений Эйлера-Лагранжа для вариационной задачи с несколькими искомыми функциями и квадратичным функционалом. Предложен алгоритм построения решения, исследован характер решения в зависимости от начальных условий. Предложен численный алгоритм субоптимального синтеза в нелинейной трехмерной игровой задаче преследования-уклонения. Динамика объектов соответствует известной модели маневри-рования самолетов с установившимися в горизонтальной плоскости скоростями в условиях конфликтной ситуации. Управление самолетами осуществляется за счет силы, перпендикулярной к скорости и ограниченной по модулю. Критерием качества игровой задачи выступает некоторая скалярная функция фазовых координат системы, которую преследующий игрок минимизирует, а преследуемый – максимизирует. Для численного построения стратегий преследующего игрока с помощью принципа максимума Понтрягина и основного уравнения Айзекса-Беллмана исследована упрощенная задача оптимального управления. (ИПМех РАН) Методы управления, основанные на декомпозиции, опробованы на сложной мехатронной системе с дефицитом управляющих параметров. Для эксперимента был выбран двузвенный маятник, созданный в Отделе автоматики и биомеханики Технического университета г. Лодзь (Польша). Конструктивной особенностью указанного двойного маятника является ограниченность (слабость) управляющего момента, создаваемого в точке подвеса. Кроме того, отсутствует возможность изменять амплитуду управляющего сигнала. Управление по обратной связи, учитывающее указанные ограничения, было успешно применено для раскачивания двойного маятника и приведения его в окрестность верхнего неустойчивого положения равновесия. Решена задача оптимального быстродействия и исследовано плоскопараллельное качение диска по достаточно гладкой кривой под действием возмущающих и управляющих сил. Построена брахистохрона и проанализированы динамические характеристики качения диска, движущегося по плоской кривой без проскальзывания и отрыва. Проведен параметрический анализ решения дифференциальной игры двух лиц с ненулевой суммой. Найдена область значений двух параметров, для которой возможно сведение исходной игры с ненулевой суммой к вспомогательной игре с нулевой суммой. Разработаны вариационные подходы к нахождению собственных форм и частот упругих тел и конструкций; исследованы собственные колебания упругой трехмерной балки и эллиптической мембраны. Построены эффективные модели неоднородных стержней и ферменных конструкций, исследованы их напряженно-деформированные состояния при определенных видах нагрузок. Разработаны эффективные алгоритмы граничного управления колебаниями мембраны при наличии ограничений на величину управляющих воздействий. Построена адекватная наблюдениям и высокоточным данным измерений Международной службы вращения Земли математическая модель осевого вращения Земли с учетом гравитационных возмущающих моментов сил; проведен высокоточный анализ вариаций продолжительности суток на различных интервалах времени, установлена незначительность добавки общей теории относительности. (ИПМех РАН) Разработаны методы оптимального подавления внешних возмущений в линейных системах при различных формах неопределенности объекта. Получены робастные обобщения техники инвариантных эллипсоидов. Предложены современные варианты методов Монте–Карло для решения задач стабилизации и робастной стабилизации. Обоснована сходимость рандомизированных алгоритмов выпуклой оптимизации. Получены редукционные условия неустойчивости нелинейных динамических систем. Исследованы следующие приложения дифференциально-геометрических методов к теории управления сосредоточенными и распределенными системами: а) управление сингулярными режимами (ударными волнами); б) компьютерно-аналитические методы в теории управления; в) классификация систем управления и преобразование обратной связи; г) применение псевдоримановых метрик к исследованию уравнений Монжа-Ампера. С использованием преобразований Кирхгофа и методов возмущения для нелинейных уравнений модели сложных многосвязных систем большой размерности разработаны способы построения эквивалентной последовательности линейных систем невозмущенных и возмущенных уравнений математической физики. Для их решения разработаны многоуровневые вычислительные методы с распараллеливанием вычислений на многопроцессорных вычислительных системах кластерного типа с использованием различных вариантов и сочетаний методов декомпозиции с расщеплением и конечных суперэлементов. Показано, что для вычисления критериев оптимальности выбора управляющих воздействий можно воспользоваться методами сопряженных уравнений (в смысле Лагранжа) для исходных нелинейных уравнений модели сложных многосвязных систем большой размерности. Для решения таких сопряженных уравнений на каждом шаге оптимизации применимы многоуровневые алгоритмы, разработанные для линейных невозмущенных и возмущенных уравнений. Найдены условия устойчивости и сходимости предлагаемых многоуровневых вычислительных методов. Показано, что разработанные методы допускают экономичные реализации и эффективную распараллеливаемость на МВС кластерного типа. Разработана методология исследования математических моделей системного уровня иерархических электроэнергетических систем. На основе Н2-оптимизации разработаны методы верификации указанных моделей. Описаны частные постановки задач компьютерного моделирования систем, основанные на полученных в 2007-2008 гг. теоретических результатах. Предложены новые системные инварианты для непрерывных систем автоматического управления – грамианы адаптируемости, исследованы их свойства, установлена их связь с грамианами управляемости и наблюдаемости, а также с матрицами адаптируемости. Разработаны вычислительные методы Н2-оптимальной настройки регуляторов заданной структуры. Разработан алгоритм двойственного метода численного решения линейно-квадратичной задачи оптимального управления, в том числе задачи с фазовыми ограничениями. Этот алгоритм реализован в системе Matlab. Проведено экспериментальное исследование метода на наборе тестовых задач. (ИПУ РАН) Разработан и исследован метод синтеза высококачественных позиционно-силовых систем управления манипуляторами, которые без использования податливости механизма и многокомпонентных силомоментных датчиков позволяют обеспечивать одновременное высокоточное управление и пространственным движением рабочего инструмента, и силовым воздействием на объекты работ. Этот метод основан на разделении момента, развиваемого каждым приводом манипулятора, на две составляющие: составляющую движения и силовую составляющую, а также на одновременной минимизации ошибок управления по этим двум составляющим для всех приводов с помощью квадратичного критерия качества. (ИАПУ ДВО РАН) Разработана система передачи информации с телеуправляемого подводного аппарата по силовым жилам кабеля связи с использованием технологии Power Line Communication. Обеспечен информационный обмен между терминалами со скоростью, достаточной для качественной передачи цифрового видеосигнала. (ИПМТ ДВО РАН)
25. Человеко-машинный симбиоз, интеллектуальное управление, управление в неопределенных средах и управление в междисципли-нарных моделях организационных, социальных, экономических, биологических и экологических систем	Разработана теория, модели и методы структурирования целей системы поддержки принятия решений в слабоструктурированных ситуациях аварий транспортных средств на основе методов искусственного интеллекта (концепции управления знаниями). Разработана комплексная методология структурирования и построения архитектуры имитационных компьютерных тренажеров управления движением транспортных средств, модели и методы управления их развитием с использованием баз знаний. (ИПТ РАН) Разработаны и исследованы методы моделирования динамических когнитивных карт с приближенными значениями. Предложена оценка степени размытости таких значений, выражающая возможную степень доверия к ним. Предложена модель поддержки принятия решения для создания коалиции субъектов с несовпадающими целями, позволяющая ЛПР в условиях неопределенности сформулировать вариант коалиции, опираясь на собственные нечеткие представления о ресурсах, стратегиях и целях игроков, представленные в лингвистическом виде. Рассмотрены достаточные и необходимые условия для формирования коалиции. Разработан метод построения онтологии предметной области научных знаний, опробованный при построении фрагментов онтологии «Теория графов». Предложен онтологический подход к созданию высокоуровневых систем САПР для проектирования АСУ ТП с использованием структурированных баз знаний. Разработана модель организационной системы, основанная на взаимодействии трех базовых составляющих и внутренних элементов каждой составляющей. В качестве составляющих приняты: иерархия целей; множество упорядоченных во времени действий, направленных на достижение целей; множество наблюдаемых показателей. Разработан наглядный графо-аналитический аппарат, способствующий пониманию функцио-нирования крупномасштабной системы. Аппарат базируется на формализме событийных сетей Петри, отображающих статику и динамику составляющих модели. Исследована устойчивость триадной структуры: сформулированы необходимые и достаточные условия установления равновесия при переходных процессах, инициированных внешними воздействиями. На основе выявленного контекста создания научного знания, а также модели Нонака-Такеучи предложена модель создания знаний для научной организации. Сформировано ядро онтологий, составляющее концептуальную рамку исследовательской деятельности в научном сообществе. Разработана архитектура системы управления знаниями, поддерживающая различные аспекты научной деятельности. Принята распределенная веб-архитектура на базе сервисов, объединенных открытыми форматами данных, протоколами и программными интерфейсами. Выявлены группы сервисов поддержки исследователей и разработаны механизмы их взаимодействия. Проведен анализ и подготовлен обзор методов представления знаний по системному слою архитектуры и информационным технологиям организации. Разработан метод представления интегрированных знаний по системному слою архитетктуры и информационным технологиям организации, основанный на схеме Захмана. Разработаны вычислительные алгоритмы процессов обнаружения малозаметных подвижных объектов на основе математических моделей когерентного взаимодействия двух волновых процессов. Создана система моделирования в виде компьютерной программы, позволяющей проводить компьютерные эксперименты по обнаружению малозаметных подвижных объектов в различных условиях фоно-целевой обстановки. Разработанная система моделирования является гибкой и позволяет изменять параметры системы наблюдения – расположение в 3-мерном пространстве, параметры объекта и фона. Система дает возможность выбрать оптимальные условия для обнаружения малозаметных подвижных объектов. Проведено моделирование процессов обнаружения подвижных объектов на основе фонового принципа для решения задач охраны открытых территорий в крупных городах и стратегически важных регионах. Разработаны вычислительные алгоритмы обнаружения для различных фонов конфигурации объектов, а также для различных скоростей и направлений. Для высокоскоростных следящих систем разработаны алгоритмы программного управления, компенсирующие колебательные возмущения. Для управления сложными динамическими объектами разработаны оригинальные алгоритмы программного управления, имеющие большое быстродействие. Разработаны методы создания стохастических моделей систем на основе знаний о конструктивных и технологических особенностях и свойствах идентифицируемого объекта. Сформулированы необходимые и достаточные условия существования модели и уравнения идентификации для линейных и нелинейных систем. Разработаны методы оценки инвариантов систем, в том числе получены оценки адекватности модели и степени нелинейности идентифицируемой системы. Получены условия существования решения дифференциального уравнения, не разрешенного относительно производной. Полученные теоретические результаты использовались при математическом моделировании современных сетей передачи электроэнергии. Разработаны методы компьютерного моделирования и получения прогнозов с использованием априорных знаний о системе. Использование в моделях организационных систем сценарных данных предназначено для включения прогнозов в контур управления организационными системами. (ИПУ РАН)
26. Управление движением, управление в энергетических и транспортных системах, управление производством (автоматизация проектирования, автоматизация технологических процессов, логистика), мультидисципли-нарная координация и управление в глобальных производственных системах, а также кооперативное управление	Синтезированы специализированные алгоритмы управления большими космическими конструкциями, обеспечивающие устойчивость и высокие показатели качества управления на конечном множестве модально-физических моделей. Введено понятие левой границы области существования спектра собственных частот объекта, в которой используемый базовый алгоритм обеспечивает качество и робастность управления по отношению к вариациям спектра упругих мод. При этом ниже этой границы базовый алгоритм не позволяет реализовать желаемую динамику управления, и возникает задача реструктуризации базового алгоритма. При решении указанной задачи был использован предложенный авторами ранее метод калмановского оценивания модально-физических координат объектов аэрокосмической техники с нежесткой конструкцией. Синтез модифицированного базового алгоритма проводился из условия, чтобы время переходных процессов при разворотах объекта не превышало некоторого наперед заданного значения. Для ориентации деформируемых космических аппаратов предложено использовать систему с двумя независимыми исполнительными органами типа двигателей-маховиков, один из которых создает управляющие воздействия, поддерживающие требуемую ориентацию несущего тела объекта, а второй осуществляет демпфирование изгибных колебаний конструкции. Предложены алгоритмы управления, использующие калмановские оценки «жесткой» и «упругой» компонент движения объекта. Показана возможность использования координатно-параметрического управления в иерархии подсистем управления общим движением многорежимного космического робота с целью повышения точности и экономичности его функционирования. Предложена система комбинированного энергосберегающего управления угловым движением объекта. Эффект экономии расходуемого запаса топлива достигается за счет стабилизации углового положения корпуса модуля путем обмена движениями между корпусом и звеньями манипулятора. Предложенные алгоритмы синтезированы на основе принципа координатно-параметрического управления для тех режимов функционирования объекта, в которых манипулятор не используется по прямому назначению. Синтезированы алгоритмы параметрической адаптации базовых законов управления ориентацией для широкого класса деформируемых космических аппаратов, в частности, алгоритмы прецизионного и безопасного управления движением космического роботизированного модуля при мониторинге поверхности орбитальной станции, адаптивно-оптимального управления движением несущего корпуса и адаптивного управления звеньями манипулятора. Предложены методы построения области конечных состояний релейной нестационарной системы. Необходимость определения этих областей возникает при управлении звеньями манипулятора. Для частного случая решение задачи дано на основе мажорант и на основе понятий критической функции нестационарности и предельной области сходимости. В рамках задачи поддержания безопасности текущей эксплуатации ракетно-космической техники усовершенствовано алгоритмическое и параметрическое обеспечение действия бортовых систем управления (СУ) для: 1) снижения влияния возросшей парусности головных обтекателей модернизированных ракет-носителей (семейства РН «Союз-2») на траекторные параметры РН; 2) парирования побочных эффектов (деструктивного характера) от обновления элементной базы СУ и использования БЦВК в контурах управления РН и разгонным блоком; 3) устранения несанкционированных проявлений автоколебательности в действии отдельных компонент обновляемых СУ. Для обеспечения создания перспективного водород-кислородного разгонного блока с длительным циклом работы в космическом пространстве проведены исследования возможных принципов и алгоритмов действия бортовых систем. Получены оптимальные по скорости сходимости оценки коэффициента размытости в задачах непараметрического ядерного оценивания функционалов от распределений. Эти оценки применены к задачам фильтрации и интерполяции при не полностью известных уравнениях состояния. Методом разложения выходного сигнала билинейной стохастической модели в ортогональные ряды решена задача статистического анализа системы. Проведено сопоставление полученных результатов с классическим методом Ито составления дифференциальных уравнений для первых двух моментов распределения. Разработаны рекуррентные алгоритмы совместного оценивания параметров системы и статистических характеристик случайных возмущений в многомерных динамических системах, описываемых разностными стохастическими уравнениями при структурных ограничениях на неизвестные ковариационные матрицы векторов возмущений. Проведено исследование стохастических пирамидальных структур с целью их применения в обработке изображений. Проанализированы существующие подходы к построению нерегулярных иерархий, используемые в сегментации двумерных изображений. Проведен сравнительный анализ различных подходов к решению задачи фильтрации и восстановления параметров морских подвижных объектов (МПО) при различном уровне априорной информации о состоянии объекта. Разработаны алгоритмы фильтрации и восстановления неизмеряемых координат для различных групп задач управления движением МПО. Разработанные алгоритмы позволяют определить полный набор фазовых координат объекта, включая высшие производные, а также величины внешних воздействий. Это позволяет существенно повысить качество процессов управления объектом за счет формирования оценки не только текущего, но и прогнозируемого состояния МПО. Предложен подход к построению автоматизированной системы, обеспечивающей оператора информацией как о текущем, так и о прогнозируемом состоянии объекта, которая требуется для оперативной выработки решений по управлению процессом движения МПО в реальном времени. Разработаны и включены в созданный программный комплекс РДС (Расчет Динамических Систем) модули, предоставляющие дополнительные возможности для разработки алгоритмов восстановления параметров МПО и наглядного представления информации о состоянии объекта. Средства взаимодействия РДС с пользователем по ряду критериев превосходят известные отечественные и зарубежные аналоги. Исследованы возможности применения современных инструментальных средств для создания интеллектуальных информационно-управляющих комплексов (ИУК) перспективных летательных аппаратов. Показано, что даже самые современные инструментальные средства обладают рядом существенных недостатков, не позволяющих использовать их в рассматриваемой области. На основе проведенного анализа разработаны основные требования к инструментальным средствам построения интеллектуальных ИУК, среди которых следует отметить: наличие процедурных и логических (интеллектуальных) методов; работа в реальном (жестком реальном) времени; средства компиляции и параллелизма; отторжение от среды разработки; модульность. Предложена концепция ядра подобных инструментальных средств, основными чертами которого являются: объединение процедурных и логических средств в рамках единой системы, высокое быстродействие на основе полной компиляции, универсальность используемого языка. Разработана модель системы поддержки принятия решений для морских операций, включающая имитационную модель операции с математической моделью боевого столкновения сторон. Модель принятия решений включает процедуры сравнения и выбора наиболее предпочтительного плана операции. Разработана структура системы имитационного моделирования системы поддержки принятия решений с определением наилучших параметров. Разработаны математические модели и методы формирования динамических оценок текущей и прогнозируемой ситуации по состоянию технических средств и систем управления объекта, оценок воздействия внешней среды, действий операторов постов управления и формирования гипотез о возможных вариантах развития ситуаций в нештатных и аварийных режимах. Определены требования к построению алгоритмического и прикладного программного обеспечения для формирования интеллектуального интерфейса операторов постов управления подвижными объектами, для встроенных бортовых тренажеров и систем обучения операторов. Разработана методика оценки эффективности математических моделей дискретной и логической обработки данных на основе теории алгебраической декомпозиции дискретных функций. На основе полученных ранее верхних оценок сложности реализации обработки данных найдено выражение, определяющее количество операций процессора, достаточное для самой сложной процедуры преобразования входных данных в выходные, что позволило разработать методику оценки эффективности дискретной обработки данных, выполняемой как аппаратными средствами в виде схемы из логических элементов, так и программными средствами в виде программы для вычислительного устройства дискретного действия. Разработанная методика позволяет оценить эффективность реализации дискретной обработки данных по объему обработанных данных и затраченному для этого времени обработки. Использование разработанной методики позволит получить новую метрику, которая, в отличие от известных, даст объективную и адекватную характеристику качества устройства или программы. (ИПУ РАН) Сформулированы условия робастной устойчивости систем с регуляторами на основе непараметрических прогнозирующих моделей для динамических объектов, имеющих запаздывание и астатизм. (ИАПУ ДВО РАН)
IV. ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
27. Теория информации, научные основы информационно-вычислительных систем и сетей, информатизация общества	Разработаны правила унифицированного контроля доступа и механизмы унификации интерфейсов пользователя с ИНФ‑сервисами. Исследованы актуальные научно-методологические, семиотические и философские аспекты информатики как фундаментальной науки. Разработаны концептуальные основы изучения оснований информатики в системе подготовки научных кадров. Разработана методика и критерии для проведения экспертизы и оценки цифровых ресурсов в коллекции экспертами и учителями-практиками, а также схема мониторинга функционирования коллекции цифровых и информационных образовательных ресурсов. Разработаны прямые символьные вычислительные методы составления и численного интегрирования для типовых стохастических систем. (ИПИ РАН) Разработана и промоделирована сигнально-кодовая конструкция, предназначенная для использования в сверхширокополосных подвижных системах связи с кодовым разделением абонентов, образующая множество независимых каналов связи с гарантированным качеством связи, устойчивое к обнаружению и практически неподавляемое как заградительной, так и следящей помехой. Установлено, что для моделей среднего поля широкого класса коммуникационных сетей пуассоновская гипотеза выполняется при достаточно малых внешних нагрузках. Была также доказана равномерная экспоненциальная оценка на стационарные распределения всех допредельных конечных сетей. Получены явные априорные оценки точности аппроксимации совместного спектрального радиуса нормами произведений матриц из рассматриваемого набора, а также предложены две итерационные релаксационные процедуры для численного нахождения совместного спектрального радиуса. Решена знаменитая задача, стоявшая с 1953 года: доказано существование неклассических (не гладких) решений для равномерно эллиптических уравнений второго порядка, начиная с размерности 12. В размерностях 24 и выше доказано существование решений равномерно эллиптических уравнений, имеющих неограниченные вторые производные. Результат, полученный на стыке алгебры и анализа, опроверг общепринятую гипотезу и изменил видение человечеством этой, важной для теории и приложений, области математики. Разработан комплекс аналитических и машинных моделей для проектирования и сравнительного анализа различных вариантов реализации основных компонент Wi-Fi Mesh технологии: новых методов маршрутизации, координации работы mesh-устройств и алгоритмов использования нескольких каналов для резкого повышения пропускной способности mesh-сетей. Предложен ряд решений, включенных в текущий вариант стандарта Wi-Fi Mesh. Получены два патентоспособных результата, которые легли в основу предложений, внесенных в комитете международного Института IEEE по стандартам локальных и городских сетей передачи данных. (ИППИ РАН) Разработана концепция и программные средства поддержки безопасности пациентов и контроля качества лечения. Используемые подходы: использование стандартов оказания медицинской помощи и лечебно-диагностических карт в лечении пациента; реализация системы контроля лечебного процесса, которая фиксирует имеющиеся в технологическом процессе отклонения и позволяет провести всесторонний анализ этих отклонений. Разработана концепция обеспечения информационной безопасности при функционировании медицинских информационных систем: медицинская информация проанализирована на наличие сведений ограниченного распространения; разработана типовая модель угроз для рассмотрения при защите медицинских информационных систем; разработаны алгоритмы и методы построения подсистемы информационной безопасности МИС. Разработана процедура адаптации к региональному уровню индекса развития человеческого потенциала. Формализована зависимость между ущербом от загрязнения и затратами на очистные мероприятия, дана оценка экономической эффективности природоохранной деятельности. Построены экономико-математические модели прогноза расширения застройки водоохранных зон, а также модели прогноза вызванных этим процессом изменений экологического состояния водного объекта и стоимости береговой дачно-коттеджной недвижимости. (ИПС РАН) Выполнен анализ массива статистических данных, которые накопились после очередных федеральных выборов, и выявлены тенденции, влияющие на проведение избирательного процесса. Выполнен анализ метода распознавания символов, основанного на полиномиальной регрессии, при распознавании рукопечатных цифр. Введены понятия мелко-, средне- и крупномасштабных явлений при описании данного метода распознавания. Показано наличие структур на средне- и крупномасштабном уровнях. Для хранилищ данных различных типов, в которых хранимые объекты описаны в формате XSD-схемы, реализована простая для конечного пользователя система запросов, со сколь угодно сложными условиями поиска. При этом пользователь не обязан знать специфику хранения данных. Реализованы поисковые машины, выполняющие запрос в формате XPath, для СУБД НИКА и MS SQL Server 2005. Сформулированы принципы создания интегрированной сетевой инфраструктуры в научных сообществах. Проанализированы сетевые институциональные средства информатики сообществ, обеспечивающие коммуникации в виртуальном пространстве. Описана динамика коммуникационной инфраструктуры как общего виртуального рабочего пространства исследовательских групп. Для объектов транспортной инфраструктуры показано, что главным и трудно предсказуемым источником опасности является противоправная террористическая и криминальная деятельность отдельных людей, террористических или преступных групп и сообществ, а в отдельных случаях и государств. Предложена процедура построения модели угроз, которая является исходным моментом построения системы обеспечения безопасности, где каждому возможному способу реализации каждой угрозы сопоставляются меры его нейтрализации. Построены ситуационно адаптированные варианты системно-диагностической информационной технологии и конкретные примеры ее применения для диагностики функционирования различных типов пространственно распределенных организационных структур, даны рекомендации по выбору приемлемых для целей проводимого анализа виды, источники, методы обработки и формы представления соответствующей информации. (ИСА РАН) Исследованы комбинаторные свойства конечных групп, связанные с быстрыми алгорит- мами умножения матриц. Проведена оценка сложности вычисления S-единиц в гиперэллиптических полях. Проведено моделирование температурных полей печатных плат. Исследовано влияние промежуточного высокотеплопроводного слоя на температурные поля многослойных печатных плат. Проведено исследование и расширение функциональных возможностей современных технологий функциональной верификации логических проектов. Разработана и апробирована методика функциональной верификации логических проектов. Завершена разработка версии 1.0 учебной системы программирования для платформ MS Windows и Linux; создан макет автоматизированной системы дистанционной верификации заданий. (НИИСИ РАН) Разработаны технология и система мониторинга состояний сложных технических объектов, позволяющие непрограммирующему пользователю проводить в интерактивном или автоматическом режиме фильтрацию и интеллектуальный анализ разнотипных данных и знаний об их состоянии, а также осуществлять в реальном масштабе времени обработку сверхбольших объемов измерительной информации при наличии в ней некорректных, неточных и противоречивых данных. (СПИИ РАН) Разработана концепция использования нелинейного мажоритарного уплотнения двоичных сигналов для целей создания турбокодов при постоянном и переменном числе каскадов уплотнения, а также концепция технической реализации программ криптографической обработки данных. (ЦИТП РАН)
28. Системный анализ, искусственный интеллект, системы распознавания образов, принятие решений при многих критериях	Разработан комплекс когнитивных моделей деятельности организации, метод их интеграции. (ИКТИ РАН) Разработаны механизмы интерпретации сообщений на символьных моделях систем понятий в человеко-автоматной среде и методы символьного моделирования систем знаний, рассчитанных на поддержку исследовательской и образовательной деятельности. Разработаны микроуровневые представления методов из ограниченного перечня классов с использованием триады «язык – модель – процедура». Выполнено моделирование мелкозернистых гибридных интеллектуальных систем в аксиоматической теории ролевых концептуальных моделей. Разработана инструментальная среда для создания и корректировки ДЕКЛ-программ, обеспечивающая возможность быстрой корректировки программ лингвистического процессора (создание и корректировку предметных каталогов, ввод новых лингвистических знаний). Разработаны методы анализа и оценивания в гибридных стохастических системах со случайной структурой. Разработана структура механизма формирования поискового запроса по критерию «цель поиска» и словари 1–3 уровня для формирования такого типа запроса. Разработан инструментарий (Унификатор информационных моделей) отображения различных информационных моделей в каноническую модель. Разработаны архитектура и основные средства унификатора, методы создания адаптеров неоднородных информационных ресурсов с целью их интеграции и совместного использования. Отрабатывались методы организации решения задач над интегрированным множеством распределенных информационных ресурсов. Средства, основанные на концепции предметных посредников, были успешно применены к решению задач поиска далеких галактик, классификации затменных двойных звезд, созданию модели межзвездного поглощения. Создана информационная, алгоритмическая и технологическая модели метода генерирования отпечатков цветных изображений в индивидуальной пользовательской палитре. Построена концептуальная модель фасетной навигации в электронных коллекциях информационных объектов. Определены требования к характеристикам фасетной навигации и процедурам динамического построения элементов навигации. (ИПИ РАН) Найдены значения минимальной необратимости двухпоточного теплообмена в зависимости от гидродинамики потоков. Найдена оценка снизу минимальной необратимости для сложных многопоточных систем теплообмена. Получены условия, при которых нижняя граница для диссипации энергии в системах многопоточного теплообмена может быть достигнута. Доказано существование функции благосостояния для векторного ресурса и исследованы свойства этой функции. Исследованы процессы установления равновесия в замкнутой системе экономических агентов и показано, что в отличие от термодинамических систем состояние равновесия не единственно. Исследовано влияние валютной биржи на равновесие ЭА. Исследованы возможности извлечения капитала в замкнутой системе при наличии и при отсутствии валютной биржи. Разработаны и исследованы экспериментальные модели фильтрации и сжатия целевой информации на основе математического аппарата искусственных нейронных сетей (ИНС), выявлены их преимущества и недостатки. Разработана модель для проведения исследований различных схем пакетной буферизации и сжатия кадров интегрированных потоков телекомандной информации. Приведены экспериментальные исследования разработанных схем и выполнено их сравнение с учетом времени, коэффициентов сжатия и сложности реализации. Даны конкретные рекомендации для обоснованного выбора алгоритмов обработки, сжатия и кодирования целевой и телекомандной информации в командно-измерительной системе космического назначения. Реализована программная система для распознавания графических образов на основе искусственных нейронных сетей «ПС ИНС», функционирующая на кластерных вычислительных устройствах (КВУ) семейства «СКИФ» и предназначенная для оперативной обработки космических снимков и данных телеметрии. Разработаны и экспериментально проверены алгоритмы построения простых правил распознавания текстовых ситуаций. Проведены эксперименты по использованию машинного обучения для построения правил, обрабатывающих нелинейные структуры – графовые представления интервальной разметки линейных данных. Для эффективного выполнения трансформаций разработаны оригинальные алгоритмы предобработки правил трансформации и подготовки вспомогательных структур в ресурсе знаний. Исследован класс динамических интеллектуальных систем, основанных на правилах. Специфицирован язык декларации принципа абстрагирования. Разработан прототип планировщика, использующего выявление значимого контекста (абстрагирование) для повышения производительности. Выявлена проблема отсутствия адекватных мер сложности для задач планирования. Продемонстрирована возможность аналитически рассчитывать сложность как размер пространства состояний для задачи BlocksWorld. Исследованы отношения эквивалентности, на множестве ресурсов сети Петри. Рассмотрена применимость отношений эквивалентности ресурсов в задачах адаптивного управления. Проведен анализ открытых сетевых сервисов, на базе которых может быть построено личное и групповое обучающее пространство. Сформулированы требования и ожидания, которые высказывают к учебному пространству различные категории пользователей. Созданы типологии средств, которые могут быть использованы для организации личного и группового учебного пространства. Изучены интеграции различных типов учебных оболочек – на примере MediaWiki и Moodle. Разработаны и внедрены средства семантического анализа, позволяющие проводить автоматическую классификацию сообщений, публикуемых внутри учебной оболочки. Внедрены расширения учебной оболочки в деятельность сетевого сообщества. Проведена локализация мультиагентной обучающей среды Scratch на русском языке. Разработаны программные средства, позволяющие вести анализ динамики коллективной работы в среде МедиаВики. Предложены параметры, которые позволяют оценивать жизнеспособность и устойчивость группы внутри МедиаВики. Исследованы возможности интеграции различных типов учебных оболочек для организации учебных портфолио. (ИПС РАН) Разработан интерактивный метод ИСКРА (Иерархическая Структуризация Критериев и Атрибутов), обеспечивающий последовательное снижение размерности пространства, образованного дискретными качественными (вербальными) признаками. Различные комбинации признаков разного уровня иерархии рассматриваются в методе как многопризнаковые объекты, последовательно агрегируемые на основе предпочтений ЛПР в составные критерии с небольшими вербальными шкалами. Разработаны основы теории нового класса интеллектуальных систем – управляемых динамических систем, основанных на правилах. Для таких систем исследованы методы синтеза стабилизирующего управления, найдены критерии стабилизации, разработаны стратегии синтеза стабилизирующего управления, исследованы особенности множеств правил и архитектура баз знаний таких систем, исследованы методы и разработаны стратегии синтеза стабилизирующей обратной связи. Предложен алгоритм автоматического синтеза плана поведения таких систем, позволяющий строить близкий к оптимальному план за ограниченное время и улучшать его до оптимального при достаточном запасе времени. Получены новые конфликтные равновесия, позволяющие совместно с уже известными равновесиями находить в большинстве статических и динамических конфликтных задач единственное наисильнейшее равновесие. В частности, найдены три новых понятия конфликтного равновесия, позволившие находить единственное наисильнейшее равновесие в любых игровых задачах (антагонистических, некооперативных и кооперативных, как статических, так и динамических) в тех случаях, когда найти единственное наисильнейшее равновесие не удавалось с помощью всех ранее известных понятий игрового (конфликтного) равновесия. Сформированы концептуальные положения по определению эффектов, учитываемых при оценке общественной и бюджетной эффективности инновационных инфраструктурных проектов. Применительно к развитию новых магистральных сетевых объектов разработаны теоретические и прикладные модели оценки внеинфраструктурных эффектов (социальных, экологических, геополитических и др.) и внутри инфраструктурных эффектов (с учетом естественно-монопольной природы сетевых подсистем). (ИСА РАН) Исследованы новые решающие правила и алгоритмы распознавания и анализа цветных изображений, основанные на использовании мер мультиколлинеарности и показателей сопряженности с подпространством, натянутым на векторы образов анализируемого класса. Предложен алгебраический подход к построению вычислительно эффективного алгоритма над множеством алгоритмов линейной локальной фильтрации цифровых сигналов и изображений. (ИСОИ РАН) Проведены исследования принципов построения распознающей системы на основе адаптивной сегментации видеографической информации. (НИИСИ РАН) Разработана гибридная технология контекстно-ориентированного управления знаниями в гибких сетях ресурсов, характеризующаяся применением технологии управления контекстом и технологии профилирования пользователей и участников сети, что позволяет повысить оперативность принятия решений за счет выявления и использования актуальных на текущий момент знаний. В рамках технологии разработан новый метод контекстно-управляемого извлечения знаний из принятых решений (decision mining) для выявления предпочтений и группирования пользователей и участников сети на основе истории их работы. Все это позволяет существенно повысить оперативность и качество информационной поддержки взаимодействия участников виртуальных производственных сетей, групп мобильного реагирования и т.д. Разработан язык моделирования открытых распределенных многоагентных систем, имеющих сервис-ориентированную архитектуру и позволяющих на практике реализовывать децентрализованный подход в системах управления. На основе языка создан экспериментальный прототип инструментальной среды MASDK 4.0, который обеспечивает поддержку всего жизненного цикла разработки прикладных многоагентных систем, визуальное проектирование их моделей, автоматическую генерацию программного кода на основе описания моделей и предназначен для широкого круга потенциальных пользователей. Поданы предложения на проведения ОКР для разработки индустриальной версии среды. (СПИИ РАН) Разработана структура подсистемы поддержки принятия решений, основанная на комплексном использовании нейросетевых технологий для криптографической защиты информации. Предложена структура системы шифрования. Разработаны принципы диагностики глазодвигательного аппарата и отклонений бинокулярного зрения пациента посредством использования системы технического зрения. (ЦИТП РАН) Разработан подход и методы автоматизации проектирования пользовательских интерфейсов программных систем. Его новизна и отличительная особенность по сравнению с существующими инструментами заключается в том, что методы автоматизации основаны на знаниях, знания могут расширяться за счет использования онтологий без изменения исходного кода инструментального средства, а также позволяют одновременно учитывать совокупность факторов (требований пользователей, контекста использования программного средства, требований юзабилити, стандартов разработки), что ведет к улучшению качества интерфейса при снижении требований к разработчику. (ИАПУ ДВО РАН)
29. Системы автоматизации, GALS-технологии, математические модели и методы исследования сложных управляющих систем и процессов	Разработаны методы моделирования аддитивных и синергетических свойств сложной системы. Разработана концепция формирования информационной среды предприятий машиностроения и функциональная инвариантная модель деятельности предприятия. Разработана система автоматизированной поддержки информационных решений для создания и подготовки производства наукоемких изделий машиностроения. Разработаны теоретические основы для аналитической обработки модельных представлений задачи. Разработан метод трансформации параметрических моделей изделий в соответствии с фазами проектов. (ИКТИ РАН) Разработан метод структурирования текстурированной поверхности 3D объектов, созданы информационная, алгоритмическая и технологическая модели метода. Разработан классификатор индикаторов и других категорий показателей, используемый в процессе проектирования лингвистического обеспечения системы информационного мониторинга научно-исследовательских программ. Разработана методика вычисления конкордансных таблиц инновацион-ного потенциала направлений научных исследований. Разработана система образных знаков для обозначения, индексирования и поиска в электронных библиотеках геоданных объектов гидросферы в соответствии с выбранной морфологической системой классификации объектов. Определены максимальные потоки в сети с исходными нечеткими параметрами. Исследованы и синтезированы транспортные сети с учетом исходных нечетких параметров. (ИПИ РАН) Выполнено исследование проблемы моделирования в рамках САПР СБИС нелинейных искажений радиотехнических интегральных схем. Предложен вычислительный метод расчета нелинейных искажений, ориентированный на применение в схемных симуляторах. В рамках направления смешанного моделирования схем наноэлектроники получены модели и проведено моделирование передаточных характеристик для схем на одноэлектронных приборах. Разработана библиотека макромоделей фрагментов радиотехнических СБИС в стандартизованной форме VHDL-AMS описания, обеспечивающая многоуровневое представление объекта на различных этапах цикла проектирования в системах автоматизации. (ИППМ РАН) Сформулированы новые правила преобразования управляемой системы с неограниченным скоростным годографом к системе меньшего порядка, называемой производной, посредством интеграла предельной системы, описывающей поведение исходной при импульсных (практически – достаточно больших) управляющих воздействиях. Разработаны схемы линейно-квадратической аппроксимации задачи улучшения и синтеза целевого управления, применимые для реализации импульсного скользящего режима, соответствующие алгоритмы представлены высокоэффективными параллельными программами, апробированными на кластерах СКИФ в ИПС РАН. Предложен приближенный подход к исследованию оптимального управления динамическими объектами путем аппроксимации их практических имитационных моделей аналитическими конструкциями, допускающими поиск приближенного глобального решения описанными выше методами последующим итерационным уточнением. В терминах обобщенного решения волнового уравнения полностью решена серия задач граничного управления на конце струны смещением либо упругой силой, в частности, задача успокоения при наличии нелокальных условий, связывающих значения смещения или его производной в граничной точке струны с их значениями во внутренней точке. Для задачи об оптимальном движении мобильного робота на плоскости получены: параметризация экстремалей, описание непрерывных и дискретных симметрий, описание стратов Максвелла, соответствующих дискретным симметриям, верхние оценки для времени разреза. Для задачи Эйлера об эластиках разработаны алгоритм и программа вычисления глобально оптимальной эластики по заданным граничным условиям. Задача управления для трехмерных систем с двумерным линейным управлением решена точно в случае нильпотентных систем в нескольких классах управлений: для систем общего вида построен и апробирован алгоритм приближенного решения на основе нильпотентной аппроксимации. Разработан алгоритм вычисления тензорных дифференциальных инвариантов, различающих орбиты в расслоении 3-джетов сечений естественного расслоения обыкновенных диффе-ренциальных уравнений вида y''=a(x,y)(y')³+b(x,y)(y')²+c(x,y)y'+d(x,y). Разработанные алгоритмы вычисления дифференциальных инвариантов апробированы на ряде примеров известных естественных расслоений, в частности, на примере расслоения почти-комплексных структур. (ИПС РАН) Разработана теория и получены методы синтеза наблюдателя, восстанавливающего заданный линейный функционал от фазового вектора для линейной конечномерной управляемой системы со скалярным или векторным выходом. Решена задача о построении функционального наблюдателя с заданной скоростью сходимости для наиболее общего случая: векторного функционала состояния линейной динамической системы с векторным выходом. Получена оценка сверху минимальной размерности такого наблюдателя, верная для почти всех функционалов. Приведен новый алгоритм построения наблюдателя, реализующий эту оценку. Доказано, что возможно построение наблюдателя указанной размерности с почти любым устойчивым спектром. Разработаны методы построения вероятностных характеристик парамакросистем и показано, что при некоторых значениях емкостей состояний вероятностные характеристики – функции распре-деления вероятностей и энтропии – становятся неунимодальными, что приводит к существованию счетного множества равновесных состояний. Разработан алгоритм поиска равновесного распределения автомобильных потоков в транспортной сети, обеспечивающий равномерную сходимость на отдельных элементах сети. Проведены численные исследования свойств алгоритмов, использующих суммарные значения потоков на элементах графа, и алгоритмов, использующих детализированное описание потоков на межрайонных путях. Развита концепция регулируемости темпа старения индивидов путем перенастройки параметров управляющих систем организма под влиянием сигналов, поступающих на его сенсорные системы из среды обитания и (или) генетической модификацией этих систем. Показано, что постпубертатное снижение базовой активности системы иммунитета позвоночных может быть связано с необходимостью регулируемого замедления роста в онтогенезе, а не с возрастным увяданием иммунной системы. (ИСА РАН) Проведены исследования и получены новые результаты по теории представлений групп, возникающих в моделировании, по функциональному анализу и топологии, включая индукторные пространства, в задачах моделирования распределенных процессов. Развиты методы интегральной геометрии на расширенном классе пространств. Продолжена эксплуатация и анализ содержания базы данных медицинской информации в медицинских учреждениях. Проведено расширение базы данных и развитие методов анализа структур макромолекул. Разработана новая технология и методика попиксельного расчета освещенностей виртуаль- ных сцен в моно и стерео режимах. Исследованы и разработаны новые методы и алго- ритмы моделирования движения и виртуальных объектов на основе скелетной анимации. (НИИСИ РАН) Разработана концепция и технология построения интеллектуальных геоинформационных систем на основе сервисно-ориентированной архитектуры, в том числе и Web-сервисов. Это позволило разработать новую парадигму построения корпоративных информационных систем на основе трехуровневой модели обработки данных: гармонизация, интеграция и слияние данных. Уровень данных систем практически не ограничен: от уровня малого предприятия, учреждения или системы мониторинга до уровня региона. Полученные результаты апробированы в рамках, проводимых НИОКР, и готовы к серийному производству. (СПИИ РАН) Показана возможность использования космических энергетических систем для воздействия на зарождающиеся тропические циклоны путем создания в них или в непосредственной близости от них, несамостоятельных электрических разрядов. (ЦИТП РАН) Разработан метод построения изображений повышенного разрешения, основанный на оптимальном линейном прогнозе. Созданы алгоритмы повышения разрешения изображений движущихся объектов, основанные на оценивании параметров движения их фрагментов в трехмерном пространстве по видеопоследовательности. На основе преобразования Конкордиа создана обобщенная математическая модель q-фазной синхронной явнополюсной машины, возбуждаемой от постоянных магнитов, в виде набора из нескольких двух- и одной однофазной машин. (ИАиЭ СО РАН) Разработана система визуализации и интерактивного анализа пространственных физических полей синоптических объектов в задачах, связанных с исследованиями динамики атмосферы и океана. Система ориентирована на анализ динамики тропических циклонов по данным спутникового мониторинга. (ИАПУ ДВО РАН)
30. Нейро-информатика и биоинформатика, научные основы и применения	Разработаны векторные нейронные сети с бинаризованными матричными элементами. Разработаны нейросетевые методы решения задач дискретной минимизации. Разработаны модели многомодульных адаптивных систем управления на базе нейронных сетей и классифицирующих систем. (НИИСИ РАН) Разработаны методы синтеза полимерных микрочастиц, однородно наполненных биоактивными компонентами. Исследована динамика лазерного испарения биотканей. Изучен биомеханический отклик роговицы глаза на локальную лазерную абляцию. (ИПЛИТ РАН) Разработаны методики и алгоритмы оценки психосоматического статуса пациента. Методики основаны на одновременном измерении микродвижений лица, пульса и оценке тревожности с последующей совместной математической обработкой результатов измерений. Получены решающие правила вида «if-then» для определения заданного уровня ситуативной тревожности человека по сочетанию информативных параметров микровибраций его лица и пульсометрии с вероятностью ошибки не более 0.01. (СПИИ РАН) Исследованы информационные модели социально-психологических, поведенческих и нейроиммунологических аспектов возникновения и развития нехимической зависимости. Созданы информационные методы немедикаментозного лечения наркомании и других маний. (ВЦ ДВО РАН)
31. Проблемы создания глобальных и интегрированных информационно-телекоммуникаци-онных систем и сетей. Развитие GRID технологий и стандартов	Разработана модель изделия для представления в гетерогенной объектной среде. (ИКТИ РАН) Разработаны алгоритмические представления когнитивной вершинной грамматики и создан эскизный вариант многоязычного лингвистического ресурса. Исследованы свойства информационных процессов и проанализированы алгоритмы планиро- вания и оперативного управления информационными процессами в системах распределенных вычислений. Разработаны методики выбора технологий и реализующих их аппаратно-программных средств для построения телекоммуникационных сетей различного назначения, предложения по составу унифицированных телекоммуникационных модулей для них. Разработан функциональный состав и программные средства реализации основных подсистем, входящих в состав современных систем управления. Исследованы способы представления и спецификации протокольных автоматов для вычислительных сетей. Исследованы и проанализированы возможности, предоставляемые системой MPC8360E-MDS, разработаны модули управляемого маршрутизатора. (ИПИ РАН) Разработан аппаратно-программный комплекс для гибридных инфокоммуникационных сетей – узел сенсорной сети. Разработано програмное обеспечение для региональных инфокоммуникационных сетей и выполнена апробация его в системе телекоммуникаций «Ботик» (г. Переславль-Залесский): Nadmin – система автоматизации управления сетью и расчетов с абонентами; BotikMon – система мониторинга состояния сети и оповещения персонала о неисправностях; BotikMap – геоинформационная система, описывающая структуру инфокоммуникационной сети (каналы и оборудование) с привязкой к местности; BotikLook – инструмент анализа сетевого трафика пользователями сети с целью оптимизации использования сети и минимизации расходов на оплату услуг сети. (ИПС РАН) Разработана программная архитектура, которая позволяет концентрировать находящиеся в глобальной сети разрозненные вычислительные ресурсы для решения сложных вычислительных задач. Разработаны принципы организации решения задач оптимизации на распределенных системах, состоящих из разнородных по архитектуре и производительности вычислительных узлов, соединенных посредством Интернета. На основе этих принципов реализован комплекс программ BNB-Grid, позволяющий решать сложные задачи оптимизации в такой среде. (ИСА РАН) Проведены исследования и реализованы методы измерения и обработки характеристик эффективности как элемента контролируемого выполнения распределенных разнородных аппаратно-программных комплексов реального времени. Разработана программная архитектура информационно безопасной вычислительной системы на основе принципа разделения ресурсов по доменам, функционирующая на базе ОС реального времени. (НИИСИ РАН) Разработаны модели резонансной фильтрации сигналов на высокодобротном резонаторе на поверхностных акустических волнах с перестройкой центральной частоты резонатора. (НТЦ УП РАН) Разработана структура компилятора программ, составленных на языке программирования «ЯРД», не имеющем аналогов в мире. «ЯРД» является языком неалгоритмического типа, описывающим задачу в виде сети и обеспечивающим автоматическое распараллеливание программ в процессе решения задач в суперкомпьютерах и распределенных вычислительных системах (РВС), включая GRID-системы и метакомпьютеры. Программы на языке «ЯРД» могут разрабатываться в графической и текстовой форме, при этом программист не обязан ничего знать о структуре многопроцессорной системы, количестве процессоров и конфигурации связей между ними, что существенно упрощает программирование параллельных процессов в РВС. (СПИИ РАН) Создание информационно-безопасных сетевых технологий для распределенных информационных систем, в том числе на основе мультипроцессорных вычислительных систем. Методы и технологии распределенных вычислений на основе коммуникационных модулей с динамической архитектурой, включающих средства информационной защиты персональных компьютеров в сетях и Grid-системах от несанкционированных воздействий. (ВЦ ДВО РАН)
32. Архитектура, системные решения, программное обеспечение и информационная безопасность информационно-вычислительных комплексов и сетей новых поколений, системное программирование	Проведена верификация ОС Linux на основе технологии UniTESK. Ведется активное развитие инфраструктуры поддержки Базового стандарта ОС Linux (LSB). Расширено количество интерфейсов библиотек до 40 тысяч, развернуты работы по поддержке специализированных профилей стандарта, в частности, для встроенных и мобильных устройств. Разработан набор экспериментальных инструментов верификации драйверов ОС Linux. Выполнен цикл работ по созданию строгих методов построения наборов тестов математических функций высокого качества. Исследованы и разработаны методы хранения и обработки слабоструктурированных (XML) данных. Разработана первая версия системы подготовки электронных версий энциклопедии на базе СУБД Седна. Система позволяет создавать и редактировать статьи энциклопедии, онтологии для классификации статей и метаданные статей. Разработана система поиска и навигации по электронной версии энциклопедии с возможностями произвольного сочетания полнотекстового поиска, поиска по атрибутам и навигации по онтологии. Система поддерживает навигацию по гипертекстовым ссылкам между статьями. Создана подсистема управления иллюстрациями. Исследованы и разработаны технологии параллельного программирования, обеспечивающей кроссплатформенную разработку и учитывающей особенности современной аппаратуры. В ходе выполнения работ был создан итеративный технологический процесс разработки параллельных программ в среде ParJava, базирующийся на модели параллельной программы и возможности ее интерпретации, что позволило перенести большую часть разработки на инструментальный компьютер. Процесс обеспечивает итеративную разработку параллельных программ и поддержан инструментальными средствами, входящими в состав среды ParJava и среды разработки программ Eclipse. Использование технологического процесса позволяет значительно сократить период отладки и доводки параллельной программы и обеспечить более комфортные условия для прикладного программиста. Технологический процесс апробирован на различных классах приложений. Разработаны оптимистические стратегии управления данными в перспективных прикладных интегрированных системах. Проведена апробация предложенного модельно-ориентированного подхода к управлению прикладными объектно-ориентированными данными на основе оптимистической репликации и связанных с ним методов распределенного реплицированного хранения данных, методов сопоставления и нечеткого сравнения реплик данных, методов семантического анализа, декомпозиции и реконсиляции трансакций, а также методов логического вывода, приводящих к корректным и содержательным политикам согласования дивергентных реплик. (ИСП РАН) Исследованы вопросы стандартизации методов описания и взаимодействия информационных ресурсов. Выполнена модернизация методов формирования и интеграции разнородных компонентов ведомственных информационных систем на основе сервис-ориентированных архитектур. Разработаны принципы, ресурсосберегающие модели и технологии эксплуатации крупно-масштабных территориально-распределенных мультисервисных информационно-телекоммуникацион-ных систем. Разработан регламент перевода обработки информации на резервирующий ВЦ систем коллективной обработки информации, обеспечивающий высокую доступность информационных ресурсов. Предложена структура гибридного варианта реализации архитектуры рекуррентного процессора для сигнальной обработки: мультиядерный вариант исполнения операционного уровня на базе рекуррентного подхода и самосинхронной схемотехники и мультитредовый вариант исполнения управляющего уровня в виде синхронного процессора средней производительности с фон-неймановской архитектурой. Рассмотрена архитектура средств, решающих типовые для систем хранения данных задачи и удовлетворяющих требованиям масштабируемости и надежности. Реализован масштабируемый отказоустойчивый рекурсивный распределенный обход дерева с помощью алгоритмов, допускающих распараллеливание и являющихся отказоустойчивыми. Разработаны математические модели логической верификации вычислительных систем на основе аппарата алгоритмических машин состояния, а также модели оценки вероятностных характеристик устойчивости к сбоям на уровне конечных автоматов. (ИПИ РАН) Разработаны и реализованы программные инструментальные средства для создания распределенной среды исполнения веб-приложений, которые позволяют организовать высокоэффективную среду для исполнения веб-приложений, реализованных на языке программирования С++. Разработаны и реализованы программыне инструментальные средства для создания активных хранилищ для больших объемов данных. Объединение возможностей параллельной файловой системы Lustre и системы автоматического динамического распараллеливания Т-системы (библиотеки T-Sim) позволяет создать прототип распределенного архива изображений – активного хранилища, в котором обработка данных происходит на тех же узлах, где они хранятся, и обеспечить автоматическую балансировку нагрузки на узлах кластера. Предложены две модели параллельных вычислений на базе функционального языка РЕФАЛ Плюс. Разработан прототип реализации параллельной версии языка РЕФАЛ Плюс для последовательных вычислительных машин. В рамках принципов разработки суперкомпилятора типизированного функционального языка программирования LFC реализованы (на языке РЕФАЛ-5) парсер и интерпретатор языка LFC. Выполнено развитие метода верификации как параметризованного тестирования: проведен ряд удачных экспериментов по верификации параметризованных протоколов с условиями глобальной корректности: MOSI cache coherence protocol, модели протоколов P/C, 2P/2C взаимодействия между потоками многопоточных/многонитевых (multithreaded) Java-программ. Осуществлен перенос интерпретатора РЕФАЛ-5 и суперкомпилятора SCP4 под операционную систему Windows Mobile 5.0. Модифицирована программа «Думатель», которая способна автоматически проверять несложные проверочные условия для программ, написанных на языке равенств. (ИПС РАН) Реализована макетная версия библиотеки обработки сигналов и изображений, оптимизированная для нестандартной архитектуры универсального суперскалярного микропроцессора. Произведена интеграция эмуляторов микропроцессоров и эмулятора коммуникационной системы с целью отработки языка описания конфигураций вычислительной системы на базе коммутируемых каналов. Разработана программная архитектура систем генерации программ для приложений реального времени. Разработаны методы повышения надежности систем реального времени. (НИИСИ РАН) Разработан проактивный подход к защите от сетевых червей и вирусов, основанный на комбинировании различных механизмов обнаружения и сдерживания сетевых червей и автоматической настройке основных параметров механизмов защиты в соответствии с текущей сетевой конфигурацией и сетевым трафиком, отличающийся использованием нескольких интервалов времени наблюдения сетевого трафика и применением различных порогов для отслеживаемых параметров, а также многоуровневым комбинированием алгоритмов обнаружения в виде системы базовых классификаторов. Такой подход существенно повышает показатели обнаружения и сдерживания сетевых червей и вирусов. (СПИИ РАН) Разработана архитектура и системы команд масштабируемых многомодульных векторного и скалярного процессоров для мультиархитектурной вычислительной суперсистемы. (ФТехнолИ РАН) Предложена модификация численно-аналитического обобщенного метода Ньютона-Канторовича с использованием в качестве аппроксимации невязок смещенных ортогональных многочленов Чебышева. Разработаны зарядовые модели активных приборов для системы моделей SPICE. (ЦИТП РАН)
33. Элементная база микроэлектроники, наноэлектроники и квантовых компьютеров, материалы для микро- и наноэлектроники, микросистемная техника, твердотельная электроника	Разработана модель представления характеристических свойств многослойно-композиционных покрытий, обеспечивающих требуемое качество изделий. (ИКТИ РАН) Разработаны эффективные модели для анализа и оптимизации СБИС, обеспечивающие учет новых требований современных нанометровых технологий изготовления микросхем, гарантирующих существенное повышение качества проектирования за счет учета разнородной проектной информации. В отличие от известных подходов, предлагаемый подход обеспечивает исчерпывающий анализ быстродействия схемы при различных входных воздействиях благодаря сочетанию логического анализа с детальным анализом задержек, емкостей и проводимостей на транзисторном уровне. Практическая значимость полученных результатов заключается в значительном ускорении процесса разработки сложных функциональных блоков заказных СБИС. Разработаны новые модели и алгоритмы разрешения фазовых неопределенностей для одночастотных GPS\ГЛОНАСС приемников, обеспечивающие построение миниатюрных многоантенных навигационных систем реального времени с дециметровым уровнем точности определения относительных координат, габаритно-весовые и стоимостные характеристики которых значительно ниже характеристик традиционных навигационных систем, реализуемых на основе двухчастотных GPS\ГЛОНАСС приемников. Область использования: малая авиация, беспилотные самолеты, автомобили и т.п. (ИППМ РАН) Экспериментально исследованы процессы взаимодействия среднеэнергетичных ионных пучков с поверхностью твердых тел, неоднородных локально и по глубине по химическому составу и структуре, при скользящих углах падения ионов (85-87° от нормали к поверхности). Установлено, что при энергии ионов ~ 1 кэВ и плотности ионного тока ~ 0,5 мА/см² за счет процессов физического распыления обеспечивается полная планаризация поверхности после удаления слоя материала толщиной ~ 1 мкм. Полученные результаты позволяют реализовать новый метод прецизионного послойного удаления материала, например, в интегральных микросхемах при разработке современных методов анализа отказов СБИС. Разработан и апробирован оптимизированный технологический маршрут изготовления на основе структур «кремний на изоляторе» (КНИ) дискретных полевых датчиков Холла (ПДХ) с управляющей системой типа металл – диэлектрик – кремний – диэлектрик – металл и КНИ элементов обработки сигналов ПДХ. Определены схемотехнические решения и режимы полевого управления, обеспечивающие повышение радиационной стойкости КНИ ПДХ. Разработан прoграммно-аппаратный комплекс для электронной литографии с модулями панорамной съемки-экспонирования и динамической фокусировкой на площади до 100´100 мм и с разрешением литографии 20-30 нм на базе современного СЭМ фирмы Zeiss EVO-50 и программного обеспечения NanoMaker. Фактически это первый отечественный электронный нанолитограф. Технические параметры его такие же, как у европейских зарубежных аналогов, а цена почти на порядок меньше. (ИПТМ РАН) Изучена зависимость подвижности электронов от расстояния между двумерным газом и поверхностью структуры в образцах РНЕМТ с квантовой ямой AlGaAs/InGaAs/GaAs. Определены условия компенсации поверхностного потенциала за счет увеличения концентрации донорной примеси кремния при дельта-легировании. Показано, что высокие электрические поля >10⁵ В/см и их градиенты, возникающие в InAlAs/InGaAs/InAlAs РНЕМТ нанотранзисторах с длиной канала ~30÷50 нм и менее, при- водят к резкому возрастанию дрейфовой скорости электронов по сравнению с ее равновесным значением. Впервые в России разработана монолитная интегральная схема широкополосных малошумящих усилителей на базе 0,15 мкм GaAs Р-НЕМТ технологии ИСВЧПЭ РАН для диапазона частот от 4 до 14 ГГц. Разработаны и изготовлены транзисторы с пробивным напряжением свыше 100 В, максимальной удельной мощностью не менее 3 Вт на один миллиметр длины затвора и предельной частотой усиления по мощности 100 ГГц. Создана технология эпитаксиальных наногетероструктур InAlAs/InGaAs/InAlAs на подложках InP. Получены рекордно высокие подвижности двумерных электронов. На данных наногетероструктурах с использованием электронной литографии и трехслойной системы электронорезистов разработана технология формирования высокоскоростных РНЕМТ-транзисторов с грибообразной формой затвора и его длиной 180 нм с рекордно высокой крутизной 1000 мС/мм и плотностью тока стока до 650 мА/мм. (ИСВЧПЭ РАН) Проведено исследование особенностей физических процессов в квантоворазмерных структурах кремний на изоляторе и моделирование основных электрофизических характеристик транзисторов, выполненных на данных структурах. Оптимизирована архитектура мультипроцессорных вычислительных систем. Разработаны модели комплекта коммуникационных СБИС уровня RTL. Разработаны и исследованы тестовые структуры для создания наноразмерных ячеек постоянных запоминающих устройств. Разработаны технология и методы расчета шаблонов для получения субволновых структур. Исследованы принципы построения и разработан блок вычисления элементарных функций специализированных СБИС. (НИИСИ РАН) Разработаны способ и устройство для измерения комплексного показателя преломления терагерцовых поверхностных плазмонов методом асимметричной плазмонной интерферометрии. Составлен банк данных о спектрах поглощения органических и неорганических веществ в ТГц диапазоне. Исследованы оксидные нанослои на металлах (алюминий, медь, титан, вольфрам) методами ПЭВ-спектроскопии. Подготовлен справочник «Низкочастотные (100-700 см^-1) спектры органических и биоорганических веществ». Разработан и изготовлен макет малогабаритного оптоволоконного фурье-спектрометра. Разработанный прибор открывает широкие возможности мониторинга молекулярного состава веществ на расстоянии и в режиме реального времени. Впервые разработан метод ИК фурье-спектрохолоэллипсометрии in situ как экспресс-метод получения необходимого полного набора спектров оптических параметров пленочно-поверхностных структур для задач нанотехнологий. (НТЦ УП РАН) Разработана компьютерная модель низковольтного ионного микроскопа (FIB) принципиально нового типа, т.е. имеющего размер ионно-оптической колонны 50´50´120 мкм³, что ~ в 1000 раз по всем 3 измерениям меньше, чем у стандартного FIB. Для улучшения разрешения FIB впервые предложено использовать принцип миниатюризации колонны FIB и его ионно-оптических линз, что приводит к снижению геометрических аберраций, пропорциональному уменьшению размера линз (~ в 10³раз). Такой микро FIB впервые сможет осуществлять принципиально новую функцию – выборочное удаление единичных молекул из 2D мономолекулярной решетки, нанесенной на кремниевую подложку, для создания кубитов квантового молекулярного компьютера из оставшихся молекул 2D решетки рядом с заранее созданными электродами. (СПИИ РАН) Теоретически показана возможность построения квантового регистра на ядерных спинах в антиферомагнетике с неоднороным внешнем магнитным полем, предложен общий формализм, позволяющий описать точность статистического восстановления квантовых состояний по экспери-ментальным данным как для чистых, так и для смешанных состояний, разработан новый метод стати-стического моделирования квантовых систем, основанный на генерации данных методом Монте-Карло. Разработана квантовая модель полевого нанотранзистора в ультратонком (2-5 нм) слое кремния на изоляторе, разработана технология плазменно-иммерсионной ионной имплантации (ПИИИ) для формирования ультрамелких р-п переходов в технологии микросхем с критическими размерами 22–32 нм, разработан метод вычисления трехмерных скрытых изображений с учетом топографии фотошаблонов для 65-нм и 45-нм проектных норм для 193 нм – источника света. Проведено теоретическое обоснование асимптотического поведения высокотемпературной намагниченности ансамбля наночастиц в слабом магнитном поле, обнаружено проявление этого эффекта в экспериментальных кривых намагничивания наночастиц никеля, теоретически исследованы атомные механизмы релаксации упругих напряжений в условиях гетероэпитаксиального роста, усовершенствована рентгеновская диагностика магнитных полупроводниковых гетероструктур с наноразмерными слоями. Проведены исследования и разработана технология плазменных процессов формирования трехмерных микро- и наноструктур (микроакселерометры, переключатели, микрогироскоп, микроконденсатор) и созданы экспериментальные приборы микро- и наносистемной техники на их основе. (ФТехнолИ РАН) Теоретически и экспериментально исследованы AlGaInP и AlGaInN гетероструктуры с одной и несколькими (четырьмя) квантовыми ямами. Экспериментально исследованы в рамках классических моделей двойной инжекции вольт-амперные и люмен-амперные характеристики AlGaInP и AlGaInN гетероструктур. (ЦИТП РАН)
34. Опто-, радио- и акустоэлектроника, оптическая и СВЧ-связь, лазерные технологии	Проведено исследование специфики применения и предельных характеристик устройства отображения информации, основанного на проектировании подвижной матрицы мощных светодиодов, и проектирование устройства отображения информации, использующего остронаправленные подвижные лазерные лучи. (ИПИ РАН) Проведено теоретическое исследование процесса наностереолитографии при одно- и двухфотонном инициировании полимеризации. Разработана технология изготовления методом лазерной стереолитографии биоактивных имплантатов из минерал-полимерных композиций. Проведена разработка матричных элементов для тканевой инженерии и имплантации с управляемой биологической активностью и заданной архитектоникой. Разработаны интегральные оптические устройства для терабитных волоконно-оптических линий связи на основе новых полимерных материалов с использованием субмикронных лазерных технологий. (ИПЛИТ РАН) Обнаружен четный по намагниченности магнитооптический эффект при освещении светом перфорированных металлодиэлектрических гетероструктур, состоящих из металлической пленки c периодической системой щелей и диэлектрического слоя, намагниченного в плоскости. Создана информационная технология проведения вычислительных экспериментов в нанофотонике, основанная на численном решении системы уравнений Максвелла, которая позво- ляет анализировать дифракцию света на широком классе устройств микро- и нанооптики. (ИСОИ РАН) Исследована возможность создания управляемой динамической решетки на основе поверхностной акустической волны. (НИИСИ РАН) Получены спектральные изображения удаленных объектов (дома, автомобили, деревья) при естественном освещении (ярком солнечном свете). Разработана новая методика, позволяющая осуществлять измерения содержания в воздухе веществ-загрязнителей с более высокой точностью, а также включать в анализ большее число веществ. Проанализированы возможные схемы построения стереоскопического микроскопа для получения спектральных изображений. Построение такого прибора позволит получать спектральные изображения и строить на их основе объемную картину распределения примесей (включений) в изучаемых микрообъектах. Проведена отладка основных узлов акустооптического спектрометра с фазовой модуляцией. Доработано и отлажено базовое программное обеспечение. (НТЦ УП РАН) Разработана математическая модель для расчета фотоэлектрических преобразователей энергии при использовании монохроматического излучения. Даны рекомендации по размещению энергетических космических модулей (ЭКМ) (источников энергии) и космических аппаратов (КА) (потребителей энергии) при использовании геостационарных орбит (ГСО) для ЭКМ и близких к круговым и остро-эллиптическим орбит для КА. Разработан структурный состав и требования к элементам оптоэлектронного атмосферного канала (ОАК) высокой надежности и низкой стоимости. Разработана математическая модель волоконно-оптического преобразователя контроля влагосодержания светлых нефтепродуктов. (ЦИТП РАН)
35. Локационные системы	Разработана концепция и технология построения интеллектуальных геоинформационных систем на основе сервисно-ориентированной архитектуры, в том числе и Web-сервисов. Это позволило разработать новую парадигму построения корпоративных информационных систем на основе трехуровневой модели обработки данных: гармонизация, интеграция и слияние данных. Полученные результаты апробированы в НИОКР и готовы к серийному производству. (СПИИ РАН) Разработана технология непрерывного мониторинга, предназначенная для реконструкции пространственно-временной структуры ионосферы и решения задач оперативного контроля высотного распределения и полной электронной концентрации ионосферы методом радиопросвечивания на трассе спутник – Земля с использованием радиосигналов навигационных спутниковых систем GPS/ГЛОНАСС в реальном масштабе времени. (ИРЭ РАН) Создан каталог оперативных данных, получаемых со спутников SPOT 2/4. Для обеспечения доступа к каталогу через Систему передачи данных СО РАН организована многоуровневая система разграничения прав доступа с централизованной базой данных пользователей на основе LDAP-каталога СО РАН. Архитектура каталога позволяет обеспечить единую точку доступа к разнородным пространственно распределенным хранилищам данных, имеющих географическую привязку. (ИВТ СО РАН) Проведен корреляционный анализ интенсивности чрезвычайных ситуаций природного характера и построены математические модели экстремальных геофизических склоновых процессов. Разработан алгоритм численной реализации математической модели паводкового процесса в период прохождения пика половодья и программно реализованы модули сопряжения с геоинформационной системой бассейна реки Баксан. Разработанные методы позволяют решать задачи мониторинга, прогнозирования, своевременного реагирования и информационно-аналитического обеспечения мероприятий, направленных на уменьшение неблагоприятных последствий катастрофических геофизических процессов. (НИИ ПМА КБНЦ РАН) Создана исследовательская радиолокационная установка миллиметрового диапазона радиоволн, в том числе в области коротких мм, предназначенная для изучения когерентных свойств трасс распространения при использовании широкополосных сигналов и получения дальностных портретов различных объектов. Параметры установки обеспечивают последовательную или параллельную работу на длинах волн 8 мм и 3 мм и генерацию с помощью векторной модуляции широкого класса зондирующих сигналов с разрешением лучше 1 метра. (МГТУ)
V. ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ И НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ
36. Теоретическая химия и развитие методологии органического и неорганического синтеза, новые методы физико-химических исследований	Путем направленного конструирования политиофенсилановых молекулярных систем с заданными свойствами синтезированы функциональные кремнийорганические производные олиготиофенов. Показано, что самоорганизованные нанослои диметилхлорсилильных производных диалкилквинкетиофена обладают уникальными полупроводниковыми свойствами. В рамках широкого международного сотрудничества на их основе получено большое число «самособирающихся» полевых транзисторов с одинаковыми характеристиками. Впервые собраны более сложные электронные устройства и микросхемы, состоящие из нескольких сотен таких транзисторов, работающих одновременно. Полученные результаты открывают перспективы создания сложных микросхем методом самоорганизации органических полупроводников. (ИСПМ РАН) Разработана общая методология синтеза ранее не известных молекулярных ансамблей, представляющих собой связанные пиррольные и бензотиофеновые гетероциклические системы. Методология основана на высокотехнологичной и атом-экономной реакции ацилбензотиофенов с промышленно доступными гидроксиламином и ацетиленом в присутствии сверхосновных катализаторов. Совместно с французскими фотохимиками (Кашан, Национальный центр научных исследований Франции, Институт Д’Аламбера) синтезированные гетероциклические ансамбли использованы для дизайна наноструктурированных флуорофоров, превосходящих по интенсивности эмиссии и стабильности известные аналоги, что представляет собой прорыв в области создания оптоэлектронных наноматериалов. (ИрИХ СО РАН) Предложен новый принцип создания наноэлектромеханических систем («наномускул»), позволяющий разрабатывать стабильные и высокоэффективные молекулярные машины и переключатели. Он основан на редокс-управляемом изменении расстояния между палубами многослойных структур за счет изменения размера металлоцентра. Принцип работы молекулярных устройств реализован на примере бискраунфталоцианината церия. (ИФХЭ РАН) Впервые получен и структурно охарактеризован дианионный π-димер 1,2,4,5-тетрацианобензола (TCNB) [TCNB₂]^2-, являющийся моделью для изучения природы многоцентровой химической связи и образующийся в реакции Cp*₂Yb(THF)₂с TCNB в результате взаимодействия π-систем двух фрагментов TCNB. Обнаружен новый тип реакций 7,7,8,8-тетрацианохинодиметана (TCNQ) с металлоценами, заключающийся в присоединении фрагмента C₅Me₅к метилиденовому атому углерода и образовании нового моноанионного полициано-лиганда. (ИМХ РАН) Разработан перспективный для практического применения универсальный и безопасный каталитический метод окисления алкилбензолов в бензойные кислоты, первичных и вторичных алифатических спиртов, соответственно, в карбоновые кислоты и кетоны, циклоалканов в a,w-дикарбоновые кислоты и алифатических w,a-диолов в лактоны с помощью алкилгипохло- ритов, гипохлористой (HOCl) или гипобромистой (HOBr) кислот, генерируемых in situ взаимодействием простейших алифатических спиртов или воды с галогенметанами под действием солей и соединений Mn, Mo, V, W, Cr и Ru. Этот метод исключительно перспективен для создания современных химических технологий получения широкого ассортимента продуктов и материалов. (ИНК РАН) Открыта новая реакция, протекающая в системе енамин – хлорпируват, на основе которой разработан одностадийный, простой и эффективный метод синтеза неизвестных ранее 1,2,3- тризамещенных тетрагидроиндолов – предшественников многих алкалоидов, являющихся фармакологически важными природными соединениями. (ИОФХ КазНЦ РАН) Разработан нетрадиционный способ воздействия на скорость полимеризации и качество стереорегулярных полидиенов, заключающийся в кратковременном турбулентном перемешивании реакционной смеси. Данный способ полимеризации позволяет снизить расход катализатора, увеличить скорость полимеризации при конверсионном росте вязкости, улучшить молекулярные характеристики. (ИОХ УНЦ РАН) Впервые на примере иодидов цинка и индия получены молекулярные комплексы непереходных металлов с о-хинонами и о-иминохинонами в качестве нейтральных лигандов. С помощью методов ИК- и ЯМР-спектроскопии, рентгеноструктурного анализа показано, что при комплексообразовании происходит активация о-хинонов и о-иминохинонов. Тем самым доказана ключевая роль таких комплексов в качестве интермедиатов в реакциях одноэлектронного переноса между хинонами и кислотами Льюиса. (ИМХ РАН) Синтезирован новый тип фталоцианиновых комплексов редкоземельных элементов с гекса-трет-бутилзамещенным планарным биядерным фталоцианином, макроциклы которого сочленены общим бензольным или нафталиновым кольцами. Изучены особенности формирования сэндвичевых комплексов на основе гекса-трет-бутил- и додека-н-бутилзамещенных биядерных фталоцианонов и ацетатов редкоземельных элементов. Обнаружена способность полученных комплексов к формированию наноразмерных частиц. (ИФАВ РАН) Впервые разработаны перспективные для практического применения каталитические методы синтеза, исходя из С₆₀-фуллерена и третичных аминов различной структуры, фуллеропирролидинов – потенциальных фотодинамических агентов, вызывающих расщепление ДНК и обладающих цитотоксическим действием. В развитие этих исследований разработаны эффективные методы син-теза фуллероциклопропанкарбоновых кислот и их производных 2p+1p-циклоприсоединением к С₆₀-фуллерену диазоацетатов, полученных на основе производных метионина, глицина, аланина, валина, фенилаланина, триптофана с использованием трехкомпонентных металлокомплексных катализаторов (Pd⁺²-PPh₃-AlR₃). Синтезированные фуллероциклопропанкарбоновые кислоты обладают противо-вирусной активностью, проявляют нейропротекторные и антиоксидантные свойства. (ИНК РАН) Разработаны фотоэлектрические, нелинейно-оптические и фоторефрактивные полимерные композиты из поливинилкарбазола и комплексов тетра-15-краун -5 фталооцианината рутения (II) (на длине волны 1064 нм). При нагревании композиций в тетрахлорэтане при 70°С образуются супрамолекулярные ансамбли, которые представляют собой «проволоки» длиной до 600 нм и толщиной около 5 нм. Высокие фоторефрактивные характеристики композитов позволяют использовать их в медицинской диагностике и телекоммуникационных технологиях. (ИФХЭ РАН) Обнаружена и исследована фосфоресценция металлокомплексов ряда порфиринов при комнатной температуре, в частности комплексов октаэтилпорфина с Pd и Pt, адсорбированных на оксиде алюминия или кремния. Комплексы проявляют высокую фотохимическую стабильность. Показано, что кислород оказывает эффективное и избирательное тушение фосфоресценции, что позволяет создать методику определения низких содержаний кислорода в газовой смеси с органическими соединениями (ацетон, бензол, четыреххлористый углерод и др.). (ЦФ РАН) Квантово-химические расчеты биядерных комплексов меди с производными аминовинилкетонов и аминовинилиминов позволили установить, что ферромагнитный тип обменного взаимодействия реализуется в структурах, характеризующихся перегибом двух частей молекулы по линии мостиковых атомов на угол более 50 градусов и включающих в обменный фрагмент атомы азота, что позволяет направленно получать соединения с желаемыми магнитными свойствами. (ЮНЦ РАН, НИИ ФОХ ЮФУ) Разработана группа методов синтеза замещенных клозо-боратов по реакциям кислотно-катализируемого нуклеофильного замещения, обеспечивающих региоселективность и высокие выходы целевых продуктов. На этой основе синтезирован ряд перспективных препаратов для боронейтронозахватной терапии опухолей. Изучено строение, физико-химические свойства и механизмы образования новых комплексов меди, серебра и золота с кластерными анионами B₁₀H₁₀^2- и В₁₂Н₁₂^2- в качестве лигандов. Предложена и развита концепция функционализации кластеров бора B₁₀H₁₀²⁻ и B₁₂H₁₂²⁻, основанная на подходе к последним как к пространственно-ароматическим системам. (ИОНХ РАН) Разработан новый тип хромофорных, флуоресцентных сенсоров – производных дипирролилметена для ультраселективного определения и экспресс анализа микроколичеств (до 10^–9 моль/л) ионов Hg²⁺ , Cd²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Zn²⁺ и Ni²⁺ в воде и органических средах. Хромофорные лиганды алкилпроизводных дипирролилметенов и бис(дипирролилметенов) селективно изменяют цвет, характеристики электронных спектров поглощения и флуоресценции при комплексообразовании с ионами ряда d-металлов и являются эффективными «off-on» флуоресцентными хемосенсорами на ионы Zn²⁺. Предложены тест-системы для экспресс обнаружения ионов в виде наборов индикаторной бумаги (хромофор на бумажном носителе) и методики количественного анализа индивидуальных ионов методами флоурометрии и спектрофотометрии. (ИХР РАН) Исследована перспективная с точки зрения утилизации метана реакция совместной конверсии метана и легкого алкана (пропана) на Ga- и Zn-содержащих цеолитах типа ZSM-5. C применением ¹³С ЯМР твердого тела и ГХ-МС анализа показано, что при 550-600ºС происходит встраивание атомов углерода метана ¹³С в молекулы бензола и толуола. Причем активация метана происходит с образованием металл-алкильного интермедиата. Таким образом, впервые получены прямые экспериментальные доказательства возможности совместной ароматизации метана и легких алканов на Ga- и Zn-содержащих цеолитах, что снимает сомнения в возможности осуществления этой реакции и открывает дорогу для ускоренной разработки нового процесса. (ИК СО РАН) Разработан метод синтеза новой представительной группы гетерометаллических соединений на основе палладия(II) и платины(II,IV), в которых атомы благородного металла связаны с атомами переходных, пост-переходных или редкоземельных металлов только карбоксилатными мостиковыми группами и не содержат прочно связанных донорных лигандов. Синтезированные кластеры перспективны в качестве исходных соединений для получения каталитически активных гетерометаллических нанокластеров и наносплавов. Так, восстановлением комплекса Pd(µ-OOCMe)₄Zn(OH₂) получен гетерометаллический сплав Pd-Zn с размером частиц 5–10 нм. На его основе получен новый катализатор гидроочистки этилена от примесей ацетилена, вдвое превышающий по селективности стандартный промышленный катализатор Pd/Al₂O₃. (ИОНХ РАН) Впервые в трехспиновой системе на образцах «дышащих» кристаллов – гетероспиновых комплексов меди со стабильными нитроксильными радикалами – при температурах до 20 K зарегистрирован эффект светоиндуцированного захвата возбужденного спинового состояния, обусловленный структурными отличиями состояний с различной мультиплетностью. Время релаксации в низкоспиновое состояние, измеренное методом ЭПР высокого разрешения, составило несколько часов, что может быть использовано в запоминающих устройствах. Полученные результаты открывают принципиально новые возможности для разработки светопереключаемых магнитных устройств и устройств записи и хранения информации. (МТЦ СО РАН) Предложен новый метод построения С-С связи, основанный на реакции прямого С-С сочетания радикальных интермедиатов, генерируемых из солей пиразиния, с соединениями с кратной связью. Исследованы реакции четвертичных солей N-этилпиразиния с йодидом натрия. Схема реакции включает присоединение радикалов к терминальному углероду фенилацетилена с последующей стабилизацией полученного радикала путем присоединения йода. Исследованные реакции открывают новые подходы, позволяющие получать широкий круг гетероциклических систем, труднодоступных в рамках традиционных синтетических подходов. (ИОС УрО РАН) Разработаны новые методы синтеза гетероциклов: синтез 3-замещенных 2-аза[4.4.4]пропелланов (8,9-диметокси-6-R-4a,10b-тетраметилен-1,2,3,4,4а,10b-гексагидрофенантри-динов) с использованием ретропинаколиновой перегруппировки 6-(3,4-диметоксифенил)-спиро[4.5]декан-6-ола в присутствии нитрилов в среде серной кислоты. (ИТХ УрО РАН) Для фотовозбуждённого триплетного фуллерена 3С60 в неупорядоченных средах найдено, что структура молекулы испытывает псевдовращение в терагерцовой области частот. Обнаружено резкое ускорение поперечной спиновой релаксации вблизи температуры стеклования, что интерпретировано изменением характера колебательных движений в стеклообразной матрице (известный из данных по рассеянию нейтронов динамический переход в нано- и пикосекундном диапазоне времен от гармонического движения к ангармоническому), которое проявляет себя в нм диапазоне расстояний. Этот эффект может быть использован при изучении динамических свойств неупорядоченных материалов (полимеров, нанокомпозитов, биологических сред). (ИХКГ СО РАН) Разработаны методы направленного синтеза нового класса соединений – полиоксотиометаллатов, в которых халькогенидные кластерные фрагменты включены в структуру классических полиоксометаллатов типа структуры Доусона. В синтезированных соединениях мостиковые атомы халькогена координируют гетерометаллы с образованием гетерометаллических производных полиокотиометаллатов. Новые гибридные комплексы являются полифункциональными и сочетают свойства полиоксометаллатов и халькогенидных кластеров. Синтезированные соединения перспективны как катализаторы, в том числе в реакции электрохимического разложения воды. (ИНХ СО РАН, совместно с Университетом Версаля, Франция)

Академии наук (стр. 18 из 95)

ВАЖНЕЙШИЕ НАУЧНЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ

I. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

1. Современные проблемы теоретической математики

2. Математическая физика и математические проблемы механики, физики и астрономии

3. Вычислительная математика, параллельные и распределенные вычисления

4. Математическое моделирование в науке и технике

5. Современные проблемы дискретной математики и теоретической информатики

II. ФИЗИЧЕСКИЕ НАУКИ

6. Актуальные про-блемы физики кон-денсированных сред, в том числе кванто-вой макрофизики, мезоскопики, физики наноструктур, спин-троники, сверх-проводимости

7. Физическое материаловедение: новые материалы и структуры, в том числе фуллерены, нанотрубки, графены, другие наноматериалы,
а также метаматериалы

9. Фундаменталь-ные основы лазерных технологий, включая обработку и модификацию материалов, оптическую информатику, связь, навигацию и медицину

III. ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

17. Фундаменталь-ные проблемы современной электротехники, импульсной и возобновляемой энергетики

18. Атомная, термоядерная, водородная и космическая энергетика

20. Механика твердого тела, физика и механика деформирования и разрушения, механика композиционных и наноматериалов, а также трибология

23. Создание перспективных конструкций, материалов и технологий в авиации, ракетной и атомной технике, судостроении, наземном транспорте, станко- и приборостроении

IV. ИНФОРМАТИКА И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

27. Теория информации, научные основы информационно-вычислительных систем и сетей, информатизация общества

28. Системный анализ, искусственный интеллект, системы распознавания образов, принятие решений при многих критериях

29. Системы автоматизации, GALS-технологии, математические модели и методы исследования сложных управляющих систем и процессов

30. Нейро-информатика и биоинформатика, научные основы и применения

31. Проблемы создания глобальных и интегрированных информационно-телекоммуникаци-онных систем и сетей. Развитие GRID технологий и стандартов

34. Опто-, радио- и акустоэлектроника, оптическая и СВЧ-связь, лазерные технологии

35. Локационные системы

V. ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ И НАУКИ О МАТЕРИАЛАХ

36. Теоретическая химия и развитие методологии органического и неорганического синтеза, новые методы физико-химических исследований

37. Современные проблемы химии материалов, включая наноматериалы