УТВЕРЖДАЮ Ректор МФТИ, член-корреспондент РАН

Реклама
<выбрать данную утверждающую надпись,
если первый проректор в отпуске или командировке>
УТВЕРЖДАЮ
Ректор МФТИ,
член-корреспондент РАН
________________ Н.Н. Кудрявцев
«____» ____________ 2014 г.
<выбрать данную утверждающую надпись,
если первый проректор доступен на работе>
УТВЕРЖДАЮ
Первый проректор – проректор по
научной работе, профессор, д.т.н.
________________ О.А. Горшков
«____» ____________ 2014 г.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
федерального государственного автономного образовательного
учреждения высшего профессионального образования
«Московский физико-технический институт (государственный университет)»
(МФТИ)
Диссертация «Неявная разностная схема с расщеплением по электронному и
ионному давлениям и ее приложение к моделированию динамики
высокотемпературной плазмы» выполнена на кафедре вычислительной
математики Московского физико-технического института (государственного
университета), Министерства образования и науки Российской Федерации.
В период подготовки диссертации с 2008 г. по настоящее время соискатель
ОНЕГИН Евгений Сергеевич работал на кафедре вычислительной математики
МФТИ в должности ассистента.
В 2009 г. он окончил Московский физико-технический институт
(государственный университет) по специальности «прикладные математика и
физика». В 2011 г. окончил очную аспирантуру МФТИ. Удостоверение о сдаче
кандидатских экзаменов выдано в 2011 г. в Московском физико-техническом
институте (государственном университете).
Научный руководитель –
доктор
физико-математических
наук,
профессор ЛАРИН Алексей Иванович. Основное место работы – федеральное
государственное
автономное
образовательное
учреждение
высшего
1
профессионального образования «Московский физико-технический институт
(государственный университет)» Министерства образования и науки Российской
Федерации, кафедра вычислительной математики, профессор.
По итогам обсуждения диссертации «Неявная разностная схема с
расщеплением по электронному и ионному давлениям и ее приложение к
моделированию динамики высокотемпературной плазмы» принято следующее
заключение.
Тема диссертации является актуальной (поскольку…; в силу того, что…)
для развития методологии комплексного исследования больших биомолекул на
основе математического моделирования и вычислительных экспериментов.
Цели и задачи диссертации:
1. Имитационное
моделирование
экспериментов
микроскопии (АСМ) на единичной молекуле.
атомной
силовой
2. Разработка программной реализации численных методов упрощённого
моделирования белковых молекул с использованием графических
процессоров.
3. Компьютерное молекулярное моделирование силовой денатурации
фибриногена в условиях воздействия на молекулу, идентичных
экспериментальным.
Основные результаты диссертации:
1. Модифицирована математическая модель самоорганизующегося полимера
(SOP) для выполнения на графических процессорах (ГП). Разработаны
вычислительные процедуры для расчёта межчастичных сил, создания
списков Верле, интегрирования уравнений движения.
2. Разработаны численные процедуры для реализации генераторов
псевдослучайных чисел на ГП, подходящие как для динапики Ланжевена,
так и для других научных приложений с жёсткими требованиями к периоду
последовательности случайных чисел, их качеству и к производительности
программы.
3. Проведены вычислительные эксперименты для комплексного исследования
силовой денатурации мономера и димера фибриногена и отдельных
фрагментов этой молекулы. Результаты моделирования хорошо
согласуются с результатам экспериментов атомной силовой микроскопии
(АСМ). Проведён сравнительный анализ экспериментальных данных и
данных компьютерного молекулярного моделирования, что позволило
объяснить микромолекулярный механизм денатурации фибриногена.
4. Созданная система компьютерного и иммитационного моделирования
использована для проведения численных экспериментов по силовой
индентации капсида вируса HK97. Моделирование показало наличие
различных динамических режимов механического ответа оболочки вируса
на внешнее воздействие.
2
Научная новизна работы заключается в том, что представленная
программная реализация для моделирования больших белковых систем на
экспериментальных временных интервалах - единственная из известных на
сегодняшний день. Результаты численных исследований, полученные для
мономера, димера фибриногена и его фрагментов, позволили по-новому
интерпретировать экспериментальные данные и лучше понять микромеханику
данного белка. Моделирование капсида HK97 показало, что динамические
характеристики данной белковой системы зависят от скорости и геометрии
воздействия.
Практическая ценность результатов диссертации заключается в том, что
математическая модель и её численная и программная реализации организованы
как программный пакет SOP-GPU, который распространяется в виде открытого
кода, сопровождается детальным руководством пользователя и не требует
навыков программирования для своего использования. Таким образом, он может
быть полезен другим научным группам для исследования интересующих их
биомолекулярных систем.
Обоснованность и достоверность результатов и выводов.
Выводы диссертации обоснованы аналитическими расчетами и
подтверждены данными лабораторных и научных экспериментов, полученными
с помощью разработанных алгоритмов и комплекса программ. Теоретическую и
методологическую основу проведенных разработок и исследований составили
труды отечественных и зарубежных авторов в области анализа изображений и
распознавания образов, а также технические решения, созданные и
опубликованные в российских и зарубежных патентах и свидетельствах на
изобретения РФ. Для анализа полученных результатов использовались методы
статистической обработки данных.
ИЛИ
Достоверность (высокая степень точности измерений и объективности
оценок) результатов исследования обеспечена (выберите подходящие факторы и
адаптируйте, КРИТИЧЕСКИ ОСМЫСЛИВ):
 использованием современных методик сбора и обработки исходной
информации;
 строгостью и корректностью математических доказательств и рассуждений;
 компьютерным моделированием;
 совпадением результатов исследования с экспериментальными данными;
 использованием большого массива государственной и муниципальной
статистики или непосредственных наблюдений соискателя;
 представительной выборочной совокупностью;
 динамикой статистической информации по исследуемым предприятиям за
несколько лет;
3
 непосредственным участием соискателя в получении исходных данных и
научных экспериментах;
 точностью измерения параметров исследуемых объектов;
 правильным подбором объектов (единиц) наблюдения и измерения.
 Положения и выводы, сформулированные в диссертации, получили
квалифицированную апробацию на международных и российских научных
конференциях и семинарах. Достоверность также подтверждается
публикациями результатов исследования в рецензируемых научных изданиях, в
том числе, рекомендованных ВАК
Обоснованность выводов и рекомендаций подтверждена (выберите из списка и
адаптируйте, КРИТИЧЕСКИ ОСМЫСЛИВ):
 корректностью применения апробированного в научной практике
исследовательского и аналитического аппарата;

 сопоставлением результатов исследования с данными зарубежного и
отечественного опыта;
 подробными расчетами полученных выводов и закономерностей;
 подтверждением результатов экспертными оценками специалистов;
 доказательностью аналитических выводов как основанием предложенных
рекомендаций;
 опытом практической реализации результатов исследования в производстве,
научных исследованиях, имеющих государственную регистрацию, учебном
процессе образовательных учреждений;
 обсуждением результатов исследования на международных и всероссийских
научных конференциях;
 публикациями результатов исследования в рецензируемых научных изданиях, в
том числе, рекомендованных ВАК РФ.
Материалы диссертации опубликованы автором достаточно полно в
следующих работах:
1. SOP-GPU: Accelerating biomolecular simulations in the centisecond timescale
using graphics processors / A. Zhmurov, R. I. Dima, Y. Kholodov, V. Barsegov //
Proteins. – 2010. –Vol. 78, no. 14. – P. 2984–2999.
2. Generation of random numbers on graphics processors: Forced indentation in
silico of the bacteriophage HK97 / A. Zhmurov, K. Rybnikov, Y. Kholodov, V.
Barsegov // J. Phys. Chem. B. – 2011. –Vol. 115, no. 18. – P. 5278–5288.
3. Моделирование микромеханики биомолекул на графиче-ских процессорах с
использованием динамики Ланжевена / А. А. Жмуров, В. А. Барсегов, С. В.
Трифонов и др. // Мат. Модел. – 2011. – Т. 23, No 10. – С. 133–156.
4. Эффективные генераторы псевдослучайных чисел для молекулярного
моделирования на графических процессорах / А. А. Жмуров, И. Морозов, Я.
А. Холодов и др. // Компьют. Исслед. и Модел. – 2011. – Т. 3, No 3. – С. 296–
311.
4
5. Exploring the mechanical stability of the C2 domains in human synaptotagmin 1 /
L. Duan, A. Zhmurov, V. Barsegov, R. Dima // J. Phys. Chem. B. – 2011. – Vol.
115, no. 33. – P. 10133–10146.
6. Bura E., Zhmurov A., Barsegov V. Nonparametric density estimation and optimal
bandwidth selection for protein unfolding and unbinding data // J. Chem. Phys. –
2009. – Vol. 130, no. 1. – P. 015102.
Личный вклад соискателя в работах с соавторами заключается в следующем:
[1-2] - разработка модификации математической молекулярной модели,
разработка и реализация численных алгоритмов; [4–6] - проведение
вычислительных экспериментов и анализ результатов.
Основные результаты работы докладывались на следующих научных
конференциях и семинарах:
1. 238-ая и 240-ая национальные встречи американского химического
общества (Вашингтон, 2009, Бостон, 2010),
2. 12-ый и 13-ый конгрессы международного общества тромбоза и гемостаза
(Бостон, 2009 и Киото, 2011),
3. научно-практическая конференция “Вычисления с использованием
графических процессоров в молекулярной биологии и биоинформатике”
(Москва, 2010),
4. 53-ая научная конференция МФТИ (Долгопрудный, 2010),
5. 18-ая конференция “Математика. Компьютер. Образование.” (Дубна, 2011).
Содержание диссертации соответствует паспорту специальности
05.13.18 – математическое моделирование, численные методы и комплексы
программ, в частности, пунктам:
 п. 3 – Разработка, обоснование и тестирование эффективных
вычислительных методов с применением современных компьютерных
технологий.
 п. 4 – Реализация эффективных численных методов и алгоритмов в виде
комплексов проблемно-ориентированных программ для проведения
вычислительного эксперимента.
 п. 5 – Комплексные исследования научных и технических проблем с
применением современной технологии математического моделирования и
вычислительного эксперимента.
 п. 8 – Разработка систем компьютерного и имитационного моделирования.
Диссертация «Неявная разностная схема с расщеплением по электронному и
ионному давлениям и ее приложение к моделированию динамики
высокотемпературной плазмы» ОНЕГИНА Евгения Сергеевича рекомендуется
к защите на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по
специальности 05.13.18 – математическое моделирование, численные методы
и комплексы программ.
5
Заключение принято на заседании кафедры вычислительной математики
МФТИ. Присутствовало на заседании 27 человек. Результаты голосования: «за» –
27 чел., «против» – нет, «воздержались» – нет. Протокол № 5 от 16 мая 2014 года.
Холодов А.С., член-корреспондент РАН,
д.ф.-м.н., профессор,
заведующий кафедрой вычислительной
математики МФТИ
_________________________
6
Скачать