DSA Faculty
API
← к списку преподавателей

Стегайлов Владимир Владимирович

Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова

Профиль на hse.ru ↗ тел.: +7 (495) 772-95-90 | 15016
Публикаций
92
Языков
2
Наград
5
Конференций
12
Профиль Публикации (92) Курсы (5)

Профессиональные интересы

Атомистическое и многомасштабное моделированиесуперкомпьютерные технологиивысокопроизводительные вычисления

Должности

  • Ведущий научный сотрудник — Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова, Международная лаборатория суперкомпьютерного атомистического моделирования и многомасштабного анализа
  • Профессор — Московский институт электроники и математики им. А.Н. Тихонова, Департамент прикладной математики

Био

  • · Начал работать в НИУ ВШЭ в 2014 году.
  • · Научно-педагогический стаж: 32 года.

Образование

  • 2012 · Доктор физико-математических наук: МФТИ, специальность 01.04.07 «Физика конденсированного состояния», тема диссертации: Классические и квантовые атомистические модели отклика конденсированных сред на интенсивные энергетические воздействия
  • 2009 · Ученое звание: Доцент
  • 2005 · Кандидат наук: специальность 01.04.02 «Теоретическая физика», тема диссертации: Теоретические основы исследования методом молекулярной динамики фазовых превращений в метастабильных кристаллах и жидкостях
  • 2004 · Магистратура: Московский физико-технический институт, специальность «Прикладные математика и физика», квалификация «Магистр»

Опыт работы

  • · 1997: лаборант ЛЯП ОИЯИ (во время летних каникул) с
  • · 1999: работаю в научной группе проф. Г.Э. Нормана
  • · 2001-2004: стажер-исследователь ИТЭС ОИВТ РАН
  • · 2004-2005: младший научный сотрудник ИТЭС ОИВТ РАН
  • · 2005-2007: научный сотрудник ИТЭС ОИВТ РАН
  • · 2007-2009: старший научный сотрудник ОИВТ РАН
  • · 2009-2013: заведующий лабораторией ОИВТ РАН
  • · 2013-н.в.: заведующий отделом ОИВТ РАН
  • · 2006-н.в.: преподаю в МФТИ, профессор, зам. зав. базовой кафедрой физики высокотемпературных процессов в ОИВТ РАН
  • · 2010-2012: ежегодные рабочие визиты в Аргоннскую Национальную Лабораторию (США)
  • · 2010-2013: ведущий научный сотрудник Центра фундаментальных и прикладных исследований ВНИИА им. Н.Л.Духова

Награды и поощрения

  • · Победитель конкурса на право получения средств для государственной поддержки ведущих научных школ Российской Федерации (Конкурс НШ-2018), проект "Развитие суперкомпьютерных методов многомасштабного и атомистического моделирования для расчета свойств рабочих тел, материалов и процессов, ориентированных на новые энергетические технологии" (НШ-5922.2018.8) Премия Президента Российской Федерации молодым ученым в области науки и инноваций за 2015 год Работа "Атомистическое моделирование взаимодействия электролитов с графитовыми наноструктурами в перспективных суперконденсаторах" (А.В. Ланкин, В.В. Стегайлов) получила 2-ю премию по секции "Математическое моделирование нанотехнологий" Международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, который проходил в рамках Роснанофорума 6-8 октября 2009 г. Работа "Деформационные и прочностные свойства наноструктурных конструкционных материалов" (В.В. Стегайлов, А.Ю. Куксин, А.В. Янилкин, С.В. Стариков) получила 1-ю премию по секции "Математическое моделирование нанотехнологий" Международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, который проходил в рамках Роснанофорума 3-5 декабря 2008 г. Работа "Моделирование свойств наноматериалов методами классической и квантовой молекулярной динамики" (В.В. Стегайлов, Г.Э. Норман, А.Ю. Куксин, А.В. Янилкин, С.В. Стариков, П.А. Жиляев, В.В. Писарев, О.В. Сергеев) победила в конкурсе проектов в сфере высокопроизводительных вычислений, организованного совместно Российской корпорацией нанотехнологий (РОСНАНО) и корпорацией Intel в 2008 г. Премия РАО "ЕЭС России" и Российской академии наук в области энергетики и смежных наук "Новая генерация-2005" для молодых ученых Медаль РАН с премией для студентов вузов России за 2004 г. Стипендия Фонда "Династия" и Международного центра фундаментальной физики в Москве (для студентов 2003-2004 гг., для аспирантов 2005-2006 гг.) Гранты Москвы "Аспирант-2005", "Студент - 2004, 2003, 2002" Гранты "Соросовский студент - 2001, 2000, 1999"
  • · Надбавка за публикацию в журнале из Списка А (и приравненном к нему научном издании) (2025–2026, 2024–2025, 2023–2024)
  • · Надбавка за публикацию в международном рецензируемом научном издании (2022–2023, 2021–2022, 2020–2021, 2017–2019)
  • · Надбавка за статью в зарубежном рецензируемом журнале (2014–2016)
  • · Лучший преподаватель — 2018

Гранты и проекты

  • — · на соискание учёной степени кандидата наук

Конференции (12)

Показать все
  • · 2023: Суперкомпьютерные дни в России 2023 (Москва). Доклад: GPU-accelerated matrix exponent for solving 1D time-dependent Schrödinger equation
  • · 2020: Математическое Моделирование и Суперкомпьютерные Технологии (Нижний Новгород). Доклад: Алгоритм Матричного Умножения для Нескольких GPU, Объединенных Высокоскоростными Каналами Связи
  • · 2017: 60 Научная конференция МФТИ (Долгопрудный). Доклад: Учет квантовых эффектов ядер в жидкости методом интегралов по траекториям
  • · 2017: XXXII International Conference on Interaction of Intense Energy Fluxes with Matter ELBRUS-2017 (Эльбрус). Доклад: Finite­-difference time­-domain simulation of the interaction between ultrashort laser pulses and metal nanoparticles
  • · 2016: 11th International High Power Laser Ablation & Directed Energy Symposium (HPLA-2016) (Санта-Фе). Доклад: Pressure, ionization and effective ion-ion interaction in electronically excited warm dense metals
  • · 2016: ARM Research Summit 2016 (Cambridge). Доклад: Practical Efficiency of ARM CPUs: Classical Molecular Dynamics Benchmark
  • · 2015: 13th International Conference "Parallel Computing Technologies" (PaCT-2015) (Петрозаводск). Доклад: HPC Hardware Efficiency for Quantum and Classical Molecular Dynamics
  • · 2015: ISC High Performance (International Supercomputing Conference ISC-2015) (Франкфурт). Доклад: Coupling efficiency of models, algorithms and hardware: atomistic simulation perspective
  • · 2015: Национальный Суперкомпьютерный Форум (НСКФ-2016) (Переславль-Залесский). Доклад: Перспективы экзафлопсных вычислений в разработке новых технологий энергетики
  • · 2015: Russian Supercomputing Days (Москва). Доклад: Перспективы экзафлопсных вычислений в разработке новых технологий энергетики
  • · 2015: Russian Supercomputing Days (Москва). Доклад: Эффективность процессоров ARM для расчетов классической молекулярной динамики
  • · 2015: Национальный Суперкомпьютерный Форум (НСКФ-2016) (Переславль-Залесский). Доклад: Перспективы процессоров ARM для решения практических задач: тесты молекулярной динамики

Идентификаторы исследователя

Публикации (92)

GPU-based molecular dynamics of fluid flows: Reaching for turbulence

2024 · ARTICLE · en

Fluid dynamics is a ubiquitous problem that arises in different branches of science and industry. It is usually tackled by numerically solving differential equations on a finite grid. Molecular dynamics was not a feasible tool to approach fluid dynamics until very recently due to its disproportional computational complexity. In this paper we propose a new type of boundary conditions for molecular dynamics simulations of stationary liquid flows and present its possible GPU based implementation as a part of OpenMM and LAMMPS packages. We also examine the performance and scalability of the proposed implementations. The benchmarking results show promising performance that makes it possible to reach turbulence in a stationary liquid flow on modern supercomuters.

DOI ↗ PDF ↗

Towards atomistic modelling of solid Pb-O formation and dissolution in liquid lead coolant: Interatomic potential development

2024 · ARTICLE · en

Microscopic description of solid Pb-O formation and dissolution in liquid lead coolant is important for the modelling of fast neutron reactors. For this purpose, in this work we develop interatomic potential models for lead melt with dissolved oxygen. Potentials fitting is based on \textit{ab initio} density functional theory (DFT) calculations and quantum molecular dynamics. Two different potential models are trained on the DFT data using the force-matching method: a computationally cheap embedded atom method (EAM) potential and a computationally expensive machine-learned moment tensor potential (MTP) that allows reproducing DFT data very accurately. The potentials are further validated to reproduce the properties of lead melt and the coordination of oxygen atoms in molten lead. The diffusion coefficient for oxygen in molten lead is calculated and compared with the available experimental data. We analyse how these interatomic potential models describe the crystal structure of the solid lead oxide to consider PbO nucleation and dissolution in molten lead. We extensively discuss the arising problems with the description of long-range electrostatic interactions. The possibility of matching the experimental data on the oxygen solubility limit by tuning the EAM potential is shown.

DOI ↗ PDF ↗

Оценка производительности суперкомпьютера “cHARISMa” и его компонент для квантовой химии на примере пакетов в CP2K и Quantum Espresso

2024 · CHAPTER · ru

Оценка производительности суперкомпьютера “cHARISMa” и его компонент для квантовой химии на примере пакетов в CP2K и Quantum Espresso

Exciton Nature of Plasma Phase Transition in Warm Dense Fluid Hydrogen: ROKS Simulation

2023 · ARTICLE · en

The transition of warm dense fluid hydrogen from an insulator to a conducting state at pressures of about 20–400 GPa and temperatures of 500–5000 K has been the subject of active scientific research over the past few decades. However, various experimental and theoretical methods do not provide consistent results. In this work, we have applied the restricted open-shell Kohn–Sham (ROKS) method for first principles molecular dynamics of dense hydrogen after thermal excitation to the first singlet excited state. The Wannier localization method has allowed us to analyze the exciton dynamics in this system. The model shows that a key mechanism of the transition is associated with the dissociation of electron-hole pairs, which allows explaining several stages of the transition of fluid H2 from molecular state to plasma. This mechanism is able to give a quantitative description of several experimental results as well as to resolve the discrepancies between experimental studies.

DOI ↗ PDF ↗

Point Defect Model for the kinetics of oxide film growth on the surface of T91 steel in contact with lead–bismuth eutectic

2023 · ARTICLE · en

Point Defect Model (PDM) has been successfully employed for aqueous solutions to describe the rate of surface corrosion of structural materials. In this work, the adaptation of PDM for the case of lead–bismuth coolant is developed. The necessary modifications in the set of electrochemical reactions and in the model of electrostatic potential distribution in the oxide film are made. Parameters of the proposed model, PDM_PB, are optimized using the experimental data for T91 grade steel. The obtained adaptation of PDM shows applicability to the case of lead and lead–bismuth coolants which is of critical importance for the next-generation fast-neutron reactors.

DOI ↗ PDF ↗

Helium bubbles diffusion in aluminum: Influence of gas pressure

2023 · ARTICLE · en

The influence of helium pressure on the mechanisms of diffusion of the He-filled nanobubbles in fcc Al is investigated by the classical molecular dynamics. It is shown that at pressures

DOI ↗ PDF ↗

Atomistic model of an oxide film in contact with a liquid metal coolant: Defects concentrations and chemical potentials of dissolved Fe–O

2023 · ARTICLE · en

The paper considers a prototype atomistic model of an oxide film with a wüstite structure in contact with a liquid metal coolant containing dissolved iron and oxygen. On the basis of direct molecular dynamics modeling with the Tersoff interatomic potential for Fe–O, we check the correspondence between the formation free energies of defects, determined from the temperature dependencies of their equilibrium concentrations, and the formation free energies determined from the calculation of the chemical potentials of dissolved iron and oxygen, the static calculations for defect energies and thermodynamic integration for defect entropies in the oxide lattice. The influence of liquid metal coolant on the chemical potentials of solvated Fe–O is highlighted. These results pave a way for bridging the gap between multiscale models of oxide film formation and ab initio first principles calculations of atomistic models.

DOI ↗ PDF ↗

Образование, диффузия и рост газонаполненных пузырьков в γ-уране при избытке междоузельных атомов: связь молекулярной динамики и кинетики

2023 · ARTICLE · ru

Для описания эволюции ядерных топлив важным процессом является образование газонаполненных наноразмерных пузырьков в результате объединения отдельных продуктов деления урана. Теоретическое описание этого процесса связано со значительными трудностями, так как требует учета в рамках единой модели как динамики отдельных атомов в решетке, так и кинетики эволюции ансамбля пузырьков. В данной статье описана попытка построить такую модель, основанную на молекулярно-динамических (МД) расчетах для пузырьков ксенона в ОЦК-уране в случае избытка междоузельных атомов в кристаллической матрице. Анализ основан на МД-моделировании неравновесного процесса образования нанопузырьков ксенона из отдельных атомов Xe, растворенных в кристаллической матрице. Проанализировано соотношение размера пузырьков и числа атомов газа в них, а также зависимость коэффициента диффузии пузырьков от их радиуса и числа междоузельных атомов в матрице γ-U. Предложена кинетическая модель эволюции ансамбля пузырьков, позволяющая описать результаты МД-расчетов и экстраполировать их на большие времена.

DOI ↗ PDF ↗

Поляроны и перенос заряда в хромите FeCr2O4 в рамках DFT+U

2023 · ARTICLE · ru

Предпринята попытка описать электронную структуру хромита (шпинель FeCr2O4) и согласованно рассмотреть вопросы орбитального упорядочения, ширины запрещенной зоны и переноса заряда в рамках теории функционала плотности с учетом сильных электронных корреляций (метод DFT+U). Показано, что в данной модели верх валентной зоны хромита представляет собой упорядоченные t2g орбитали атомов железа в тетраэдрических узлах и формирование дырочных поляронов происходит именно на данных орбиталях. Рассмотрен неадиабатический барьер активации транспорта дырочных поляронов. Результаты расчетов ширины запрещенной зоны и энергии активации соотнесены с имеющимися экспериментальными данными.

DOI ↗ PDF ↗

GPU-Accelerated Matrix Exponent for Solving 1D Time-Dependent Schrödinger Equation

2023 · CHAPTER · en

Non-adiabatic electron-ion quantum dynamics is still an area of many unresolved problems even for such simple systems as the H2+ molecular ion. Mathematical modelling based on time-dependent Schrödinger equation (TDSE) is an important method that can provide better understanding of these phenomena. In this work, we present TDSE solution for 1D TDSE that describes non-adiabatic electron-ion quantum dynamics for the simplified H2+ model. For solving TDSE, we use the real-space representation and the matrix exponent method that is quite computationally expensive but is free from usual symmetry-based simplifications. For this purpose, we make use of the very high performance of modern Nvidia V100/A100 GPUs and deploy our parallel multi-GPU matrix multiplication algorithm.

DOI ↗

Курсы (5)