Top.Mail.Ru

Информационные технологии, вычислительные системы и математическое моделирование

Направление: Гетерогенные вычислительные системы
Подразделение: Лаборатория специализированных вычислительных систем
Руководитель: профессор, д.т.н. Тарасов Илья Евгеньевич; к.т.н. Советов Пётр Николаевич.

Направление: Интеллектуальная оптимизация производственных и логистических систем
Подразделение: Кафедра инструментального и прикладного программного обеспечения Института информационных технологий.
Руководитель: Акимов Андрей Анатольевич, к.ф.-м.н., доцент.

Направление: Квантовые вычисления
Подразделение: Лаборатория специализированных вычислительных систем
Руководитель: профессор, д.т.н. Тарасов Илья Евгеньевич; к.т.н. Советов Пётр Николаевич.

Гетерогенные вычислительные системы
Проектирование современных гетерогенных вычислительных систем для решения типовых, многократно встречающихся предметно-ориентированных задач, основывается на сочетании процессоров общего назначения и аппаратных ускорителей. Высокие показатели производительности и энергоэффективности аппаратных ускорителей достигаются, в первую очередь, за счет широкого использования параллелизма вычислений и специализации элементов архитектуры ускорителя. При условии выделения в наборе решаемых задач алгоритмов, допускающих параллельное выполнение операций, появляется возможность разработки специализированного вычислительного устройства с массовым параллелизмом – ускорителя вычислений, интегрируемого в состав программно-аппаратного комплекса на базе процессора общего назначения.

Сочетание процессора и ускорителей вычислений с массово-параллельной архитектурой позволяет распределять между ними отдельные группы вычислений. Реализация минимально необходимого набора вычислительных узлов позволяет сократить объем аппаратных ресурсов, требуемых для ускорителя, что является практическим подходом для повышения его эффективности. В результате актуально комплексное рассмотрение уровней проектирования ускорителей вычислений – от системной модели до топологической реализации с использованием обратных связей от нижележащих уровней проектирования, что позволяет проводить комплексную оптимизацию характеристик вычислительного устройства по устанавливаемым критериям.

Основные работы, опубликованные по результатам исследований за последние три года:
  1.  Патент на полезную модель № 231681 U1 Российская Федерация, МПК G06F 7/02, G06F 16/90. Устройство для сравнения строк с заданным шаблоном : заявл. 28.11.2024 : опубл. 05.02.2025 / И. Е. Тарасов, П. Н. Советов ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет". – EDN CUCUPT.  Тарасов И. Е. Перспективы применения софт-процессоров в системах на кристалле на базе программируемых логических интегральных схем / И. Е. Тарасов, Д. С. Потехин, О. В. Платонова // Russian Technological Journal. – 2022. – Т. 10, № 3. – С. 24-33. – DOI 10.32362/2500-316X-2022-10-3-24-33. – EDN UVLVBA.  Тарасов И.Е., Советов П.Н., Люлява Д.В., Дуксин Н.А. Управление топологическими ограничениями при реализации конвейерных вычислительных структур на базе программируемых логических интегральных схем. Russian Technological Journal. 2025;13(3):44-53.  
  2. Тарасов И.Е., Советов П.Н., Люлява Д.В., Мирзоян Д.И. Методика проектирования специализированных вычислительных систем на основе совместной оптимизации аппаратного и программного обеспечения. Russian Technological Journal. 2024;12(3):37–45. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2024-12-3-37-45
  3. Тарасов И. Е. Специализированная вычислительная система для определения параметров периодических радиосигналов на основе вейвлет-анализа / И. Е. Тарасов // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2025. – Т. 30, № 1. – С. 46-54. – DOI 10.18127/j5604128-202501-05. – EDN FPPRPY.
  4. Советов П. Н. Алгоритмы улучшения автоматически синтезированного набора команд расширяемого процессора / П. Н. Советов // Программная инженерия. – 2023. – Т. 14, № 5. – С. 225-231. – DOI 10.17587/prin.14.225-231.
Интеллектуальная оптимизация производственных и логистических систем
Отрасли национальной экономики Российской Федерации —  от нефтехимии и фармацевтики до логистики и промышленной робототехники — стремительно переходят к «умным» системам управления, где решение принимает алгоритм, учитывающий нелинейную динамику, нестационарность и сразу несколько зачастую конфликтующих критериев: производительность, энергоэффективность, экологический след и т.п.

Эволюционные и роевые метаэвристики, гибридизированные с методами оптимального управления и цифровыми двойниками, позволяют находить глобально-выгодные режимы без упрощающих допущений о линейности и полной определённости процесса. Разрабатываемый инструментарий масштабируется от химических реакторов до многоагентных логистических сетей, интегрируется в облачные сервисы и вычислительные кластеры GPU, обеспечивая российским предприятиям импортонезависимые решения уровня Aspen/gPROMS и подготавливая кадры в области промышленной индустрии.

Основные работы, опубликованные по результатам исследований:
  1. Antipina E., Mustafina S., Antipin A., Akimov A. Search for the optimal composition of the reaction mixture based on a genetic algorithm  // Match: Communications in Mathematical and Computer Chemistry. - 2025. -Т. 94.- № 2.- С. 309-324. [Scopus Q1]  
  2. A. A. Akimov, K. A. Sapozhnikova and Y. A. Gnatenko  A Discrete Swarm Optimization Modification for the Multi-Agent Traveling Salesman Problem   / / 2025 International Russian Smart Industry Conference (SmartIndustryCon) Sochi, Russian Federation. - 2025. - pp. 418-424. [Scopus]
  3. Miftakhov E., Mustafina S., Akimov A., Mustafina S. Simulation approach to study kinetic heterogeneity of gadolinium catalytic system in the 1,4-cis-polyisoprene production //E-Polymers.- 2024. - Т. 24.- № 1. [Scopus Q2]  
  4. Mustafina S., Antipina E., Antipin A., Akimov A. Solving the optimal control problem with terminal constraints in modeling chemical processes//Match: Communications in Mathematical and Computer Chemistry. 2024. Т. 91. № 3. С. 665-682. [Scopus Q1]
  5. Miftakhov E., Mustafina S., Akimov A. Application of heuristic methods for polymer synthesis process optimization // Journal of Engineering. -2024.- Т. 2024.- № 1.- С. 10.1155/je/5900477. [Scopus Q2]
  6. Miftakhov E., Mustafina S., Kashnikova A., Akimov A. Development of a cloud service for comprehensive research of polymer synthesis processes  //Emerging Science Journal. -2024. -Т. 8. -№ 6.- С. 2539-2553.[Scopus Q1]
  7. Miftakhov E., Mustafina S., Akimov A. Application of a genetic algorithm for optimization of periodic polymerization processes //Revista Mexicana de Ingeniería Química. - Vol. 24. - No. 1. - 2025. - pp. 1-15. [Scopus Q3]
  8. Mustafina S., Miftakhov E., Akimov A., Podvalny S., Gabelashvili K. Assessing the hydrodynamic effect on the molecular parameters of the isoprene polymerization product in the presence of a neodymium-based catalytic system // ACS Omega. -2022. -Т. 7. -№ 21.- С. 17652-17657. [Scopus Q2]
Квантовые вычисления
Проектирование современных гетерогенных вычислительных систем для решения типовых, многократно встречающихся предметно-ориентированных задач, основывается на сочетании процессоров общего назначения и аппаратных ускорителей. Высокие показатели производительности и энергоэффективности аппаратных ускорителей достигаются, в первую очередь, за счет широкого использования параллелизма вычислений и специализации элементов архитектуры ускорителя. При условии выделения в наборе решаемых задач алгоритмов, допускающих параллельное выполнение операций, появляется возможность разработки специализированного вычислительного устройства с массовым параллелизмом – ускорителя вычислений, интегрируемого в состав программно-аппаратного комплекса на базе процессора общего назначения.

Сочетание процессора и ускорителей вычислений с массово-параллельной архитектурой позволяет распределять между ними отдельные группы вычислений. Реализация минимально необходимого набора вычислительных узлов позволяет сократить объем аппаратных ресурсов, требуемых для ускорителя, что является практическим подходом для повышения его эффективности. В результате актуально комплексное рассмотрение уровней проектирования ускорителей вычислений – от системной модели до топологической реализации с использованием обратных связей от нижележащих уровней проектирования, что позволяет проводить комплексную оптимизацию характеристик вычислительного устройства по устанавливаемым критериям.

Основные работы, опубликованные по результатам исследований за последние три года:
  1.  Патент на полезную модель № 231681 U1 Российская Федерация, МПК G06F 7/02, G06F 16/90. Устройство для сравнения строк с заданным шаблоном : заявл. 28.11.2024 : опубл. 05.02.2025 / И. Е. Тарасов, П. Н. Советов ; заявитель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "МИРЭА - Российский технологический университет". – EDN CUCUPT.  Тарасов И. Е. Перспективы применения софт-процессоров в системах на кристалле на базе программируемых логических интегральных схем / И. Е. Тарасов, Д. С. Потехин, О. В. Платонова // Russian Technological Journal. – 2022. – Т. 10, № 3. – С. 24-33. – DOI 10.32362/2500-316X-2022-10-3-24-33. – EDN UVLVBA.  Тарасов И.Е., Советов П.Н., Люлява Д.В., Дуксин Н.А. Управление топологическими ограничениями при реализации конвейерных вычислительных структур на базе программируемых логических интегральных схем. Russian Technological Journal. 2025;13(3):44-53.  
  2. Тарасов И.Е., Советов П.Н., Люлява Д.В., Мирзоян Д.И. Методика проектирования специализированных вычислительных систем на основе совместной оптимизации аппаратного и программного обеспечения. Russian Technological Journal. 2024;12(3):37–45. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2024-12-3-37-45
  3. Тарасов И. Е. Специализированная вычислительная система для определения параметров периодических радиосигналов на основе вейвлет-анализа / И. Е. Тарасов // Электромагнитные волны и электронные системы. – 2025. – Т. 30, № 1. – С. 46-54. – DOI 10.18127/j5604128-202501-05. – EDN FPPRPY.
  4. Советов П. Н. Алгоритмы улучшения автоматически синтезированного набора команд расширяемого процессора / П. Н. Советов // Программная инженерия. – 2023. – Т. 14, № 5. – С. 225-231. – DOI 10.17587/prin.14.225-231.

© 2025 МИРЭА - Российский технологический университет

Все права на материалы сайта mirea.ru принадлежат РТУ МИРЭА. Правила использования сайта.