19 квітня 2023 року під головуванням президента НАН України академіка НАН України Анатолія Загороднього відбулося чергове засідання Президії НАН України.
Цього дня було заслухано дві доповіді.
Із доповіддю “Комп’ютерне моделювання фізичних явищ і процесів у конденсованих системах: стан та перспективи розвитку” виступив директор Інституту фізики конденсованих систем НАН України доктор фізико-математичних наук Тарас Брик.
Він розповів, що від часу створення першого найпростішого методу комп’ютерного моделювання Монте-Карло відбулися революційні зміни, пов’язані з розробленням принципово нових алгоритмів, завдяки яким сьогодні можна моделювати реальні фізичні процеси з використанням мільярдів частинок, що, по суті, є високоточними комп’ютерними експериментами. Таке моделювання базується на законах статистичної фізики, що дає можливість однозначно задавати та контролювати основні термодинамічні параметри досліджуваної системи. За допомогою сучасних методик комп’ютерного моделювання можна досліджувати фундаментальні проблеми, які мають велике технологічне значення, зокрема мікроскопічні механізми згортання протеїнів, молекулярні процеси, що спричиняють рак або хворобу Альцгеймера, мікроскопічну структуру та іонний транспорт через біологічні мембрани, структуру і динаміку нанокомпозитів тощо.
Широке застосування та поширення передових методик комп’ютерного моделювання в фізиці, хімії, біології, матеріалознавстві та нанотехнологіях спостерігається у діяльності провідних дослідницьких центрів країн ЄС, США, Японії й деяких інших країн.
Доповідач зазначив, що новим важливим напрямом досліджень є першопринципне (ab initio) комп’ютерне моделювання фізико-хімічних процесів на електронному рівні. Його важливою перевагою є можливість досліджувати різноманітні системи в умовах, для яких реальні експерименти є практично неможливими. Зокрема, основні фундаментальні знання про будову, атомний склад, температуру, швидкість поширення звуку в ядрі та зовнішній оболонці ядра Землі походять із першопринципного комп’ютерного моделювання кристалічного та рідкого заліза і його сплавів із легкими елементами при надвисоких (до 400 гігапаскаль) тисках.
Дослідження з використанням першопринципного комп’ютерного моделювання спрямовані на фундаментальні проблеми пошуку нових матеріалів, зокрема розшифровки структури металічного водню, що утворюється при високих тисках, встановлення особливостей гідратних оболонок складних молекулярних систем та з’ясування ролі електронної підсистеми у динаміці рідин.
Тарас Брик зауважив, що в Україні протягом останніх десятиліть методи комп’ютерного моделювання розвиваються та застосовуються у наукових колективах цілого ряду інститутів НАН України та провідних закладів вищої освіти. При цьому наукові дослідження з атомістичного комп’ютерного моделювання потребують координації в межах країни та розширення співпраці з іноземними вченими. Комп’ютерне моделювання також критично залежить від розвитку обчислювальної інфраструктури.
За словами доповідача, перспективи розвитку комп’ютерного моделювання пов’язані з новим підходом «машинного навчання», який використовує схему нейронної мережі. В Інституті фізики конденсованих систем НАН України підхід «машинного навчання» застосовується для передбачення стикування білків (рецепторів) і малих органічних сполук (лігандів) та розробляється методика з передбачення динамічних властивостей конденсованих систем.
Інститут фізики конденсованих систем НАН України є визнаним в Україні та за її межами центром досліджень з комп’ютерного моделювання процесів у конденсованих системах. За цією тематикою протягом останніх років тут виконано ряд міжнародних проєктів, зокрема проєкт Рамкової програми ЄС «Горизонт-2020», освітній проєкт «Еразмус+», численні міжнародні проєкти двостороннього співробітництва.
Тарас Брик наголосив, що значну увагу Інститут зосереджує на питаннях підготовки кваліфікованих кадрів для роботи з потужними кластерними системами та суперкомп’ютерами. Результати науковців оприлюднено у престижних міжнародних журналах, а також кращих вітчизняних наукових виданнях.
В обговоренні завідувач відділу Інституту теоретичної фізики ім. О.І. Ахієзера ННЦ “Харківський фізико-технічний інститут” НАН України академік НАН України Олександр Бакай висловив свою всебічну підтримку виголошеній доповіді та наголосив, що представлені дослідження виконуються на світовому рівні.
Завідувач відділу Інституту металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України член-кореспондент НАН України Віктор Антонов високо оцінив представлені результати та вказав на те, що комп’ютерне моделювання дозволяє вирішувати широке коло задач у різних сферах, тому за ним майбутнє науки.
Завідувач відділу Інституту молекулярної біології і генетики НАН України член-кореспондент НАН України Олександр Корнелюк акцентував на важливості ролі сучасних комп’ютерних методів, у тому числі тих, що розробляються в Інституті фізики конденсованих систем НАН України, для розвитку молекулярної біології.
Радник Президії НАН України академік НАН України Ігор Юхновський і академік-секретар Відділення фізики і астрономії НАН України академік НАН України Вадим Локтєв у своїх виступах також відзначили актуальність, важливість і перспективність представлених результатів.
Із доповіддю “Динаміка швидкохідних суден: світові тенденції та перспективи” виступив директор Інституту гідромеханіки НАН України член-кореспондент НАН України Геннадій Воропаєв.
Він відзначив, що дослідження в цій галузі прикладної гідромеханіки як в Україні, так і за кордоном концентруються на вивченні взаємодії корпусів суден із нерегулярними хвилями і розробленні методів зменшення опору їх руху. Для цього використовуються різні ідеї, включаючи організацію руху в режимах глісування та суперкавітації, створення повітряної подушки, використання багатокорпусних суден та суден з малою площею ватерлінії для зменшення хвильового опору.
Аналіз умов плавання та завдань, що стоять перед Військово-Морськими Силами Збройних Сил України, свідчить, що перспективними типами кораблів можуть бути трикорпусні (тримарани) та частково розвантажені за допомогою повітряної подушки катамарани.
За словами Геннадія Воропаєва, дослідження, що інтенсивно розвиваються в Інституті гідромеханіки НАН України, є базою для вирішення фундаментальних та прикладних проблем вивчення закономірностей обтікання об’єктів, що рухаються, статичної стійкості суден, гідродинамічної теорії руху суден, теорії підводного крила, розвитку теорії та створення методів розрахунку головних параметрів гідротранспорту, аеро- та гідродинаміки швидкісних суден із динамічними принципами підтримки (глісерів, суден на підводних крилах, екранопланів тощо).
Інститут має експериментальну базу, зокрема два найбільші в Україні дослідні басейни, які входять до складу «Експериментального комплексу для гідродинамічних досліджень Інституту гідромеханіки НАН України», що має статус національного надбання, і кадровий потенціал для ефективного проведення теоретичних та експериментальних досліджень гідродинаміки швидкохідних суден.
Доповідач зазначив, що за результатами систематизованих експериментальних досліджень у дослідних басейнах Інституту гідромеханіки НАН України запропоновано оптимальну трикорпусну гідродинамічну схему (тримаран) та частково розвантаженого за допомогою повітряної подушки катамарана. Зокрема, результати досліджень показали, що для відкритого моря оптимальною з точки зору підвищення морехідності судна є трикорпусна гідродинамічна схема корабля (тримаран). Основну частку водотоннажності тут зосереджено в центральному корпусі, а бічні корпуси мають вигляд невеликих поплавків (аутригерів). Для мілководдя та прибережної зони оптимальним є частково розвантажений за допомогою повітряної подушки катамаран. А ступінь оптимального розвантаження визначається умовами плавання. За результатами цих досліджень в ДП «Дослідно-проєктний центр кораблебудування» (м. Миколаїв) було розроблено проєкти ракетного корвета «Мустанг» та проєкт малого ракетного катера «Богомол».
Результати, отримані з використанням експериментального комплексу для гідродинамічних досліджень Інституту, регулярно висвітлюються на міжнародних та вітчизняних науково-технічних конференціях. Здобутки Інституту у галузі гідродинаміки судна опубліковано в провідних міжнародних наукових виданнях.
В обговоренні доповіді директор Інституту математики НАН України академік НАН України Олександр Тимоха і виконуючий обов’язки члена Президії НАН України академік НАН України Станіслав Довгий відзначили інноваційність та актуальність представлених досліджень, особливо в контексті існуючої потреби зміцнення Військово-Морських Сил Збройних Сил України.
Головний конструктор Державного підприємства ”Дослідно-проектний центр кораблебудування” (м. Миколаїв) Сергій Кривко розповів, що розробки Інституту гідромеханіки НАН України впроваджуються на їхньому підприємстві та мають важливе значення для зміцнення обороноздатності держави.
Далі було розглянуто декілька кадрових та поточних питань.
Зокрема, затверджено програми спільної діяльності Національної академії наук України і Національних галузевих академій наук: Національної академії медичних наук (НАМН) України, Національної академії правових наук (НАПрН) України, Національної академії педагогічних наук (НАПН) України, Національної академії аграрних наук (НААН) України, Національної академії мистецтв (НАМ) України на 2023-2025 роки.
Учасники засідання також заслухали доповідь члена-кореспондента НАН України Сергія Дзядевича “Про результати виконання цільової програми наукових досліджень НАН України «Розумні» сенсорні прилади нового покоління на основі сучасних матеріалів та технологій».
Протягом 2018–2022 років за Програмою виконувалося 28 наукових проєктів із залученням 17 установ НАН України шести відділень НАН України. Виконання зазначеної Програми дозволило вирішити важливі питання створення сенсорних приладів нового покоління, їхньої апробації та метрологічної атестації. Ці розробки мають важливе значення для медицини, охорони довкілля та харчової промисловості.
Фото: Прес-служба НАН України