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)

Pseudopotential for electronic structure calculations of uranium compounds

2017 · ARTICLE · en

The density functional theory (DFT) is a research tool of the highest importance for electronic structure calculations. It is often the only affordable method for ab initio calculations of complex materials. The pseudopotential approach allows reducing the total number of electrons in the model that speeds up calculations. However, there is a lack of pseudopotentials for heavy elements suitable for condensed matter DFT models. In this work, we present a pseudopotential for uranium developed in the Goedecker–Teter–Hutter form. Its accuracy is illustrated using several molecular and solid-state calculations.

DOI ↗

КАК ПРИБЛИЗИТЬСЯ С ПИКОВОМУ ЗНАЧЕНИЮ FLOPS/S? СРАВНЕНИЕ АРХИТЕКТУР X86 И ARMV8

2017 · CHAPTER · ru

В данной работе мы сравниваем возможности компиляторов по построению век-торизованного кода для современных процессоров ARMv8 и x86_64 и обсуждаемассемблерный алгоритм достижения максимальной производительности на обеихархитектурах. Представлен высокооптимизированный микротест, достигающиймаксимальную долю от пиковой производительности на процессоре ARMv8, в товремя как аналогичные программы для архитектуры x86_64 уже разработаны.Тесты были проведены на системе-на-чипе Nvidia Tegra X1 с четырьмя ядрами ARMv8 Cortex-A57.

PDF ↗

Floating-point performance of ARM cores and their efficiency in classical molecular dynamics

2016 · ARTICLE · en

Supercomputing of the exascale era is going to be inevitably limited by power efficiency. Nowadays different possible variants of CPU architectures are considered. Recently the development of ARM processors has come to the point when their floating point performance can be seriously considered for a range of scientic applications. In this work we present the analysis of the flooating point performance of the latest ARM cores and their efficiency for the algorithms of classical molecular dynamics.

DOI ↗ PDF ↗

Warm dense gold: effective ion–ion interaction and ionisation

2016 · ARTICLE · en

Warm dense matter is a peculiar state with solid densities and temperatures 1 − 100 eV. Its ab initio description waits united efforts of quantum chemistry, condensed matter and plasma physics. We use the finite temperature Kohn–Sham density functional theory (a ‘workhorse’ in this field) to study the pressure build-up with increase of electronic temperature in crystal and amorphous warm dense matter (WDM) gold. We compare the ab initio results with the effective ion–ion interaction model and reveal the possibility to separate the free electron contribution to the total pressure in WDM and to determine the corresponding degree of ionisation. For the sake of clarity, we try to describe our findings using the proper framework of statistical physics and briefly review the free energy models for WDM.

DOI ↗ PDF ↗

Эффективность алгоритмов классической молекулярной динамики на суперкомпьютерном аппаратном обеспечении

2016 · ARTICLE · ru

Развитие аппаратного обеспечения для высокопроизводительных расчетов опережает адаптацию алгоритмов для таких фундаментальных математических алгоритмов, как клас- сическая молекулярная динамика. Большое разнообразие выбора обуславливает необ- ходимость ясных критериев, основанных на вычислительной эффективности опреде- ленного алгоритма на определенном аппаратном обеспечении. Тест LINPACK не может более служить этой цели. В этой работе мы рассматриваем основанную на практических соображениях метрику «время решения – пиковая производительность». В этой метрике мы сравниваем различное аппаратное обеспечение (как современное, так и вышедшее из употребления) на примере тестов программного обеспечения LAMMPS, широко исполь- зуемого для атомистического моделирования. Показано, что рассмотренная метрика может служить для однозначного сравнения различных комбинаций центральных процессоров, ускорителей и интерконнекта.

DOI ↗ PDF ↗

Simulation of the Adhesion Properties of the Polyethylene/Carbon Nanotube Interface

2016 · ARTICLE · en

The properties of a polyethylene matrix in contact with carbon nanoinclusions, such as carbon nanotubes and graphene plates, are studied via the molecular-dynamics method. Ultimate shear stresses for the polyethylene/graphene interface are calculated, and the effect of the filler aspect ratio on the nanocomposite elastic modulus is considered.

DOI ↗ PDF ↗

Atomistic Modeling and Simulation for Solving Gas Extraction Problems

2016 · CHAPTER · en

Proof-of-concept results are presented on the application of molecular modeling and simulation to the gas extraction problems. Both hydrocarbon mixtures and gas hydrates in porous media are considered. Retrograde gas condensation reduces the amount of recoverable gas in reservoirs and can lead to jamming of wells. For example, the authors [1] developed a model of two-phase gas filtration through porous media that can reproduce the jamming. The model can describe gas flow in soil of reservoir if both a phase diagram of the gas mixture and permeability of pores to gaseous and liquid phases are known. Molecular dynamics simulations are used to study phase diagrams of binary hydrocarbon mixtures at temperatures between the critical points of pure components. The phase diagrams in free space and in slit pores are calculated. Effects of wall–gas interaction on the phase diagram are estimated. The data obtained from molecular simulations can be used to improve the hydrodynamic filtration model and to optimize the natural gas and gas condensate extraction conditions. Effects of pore structure on the phase stability of gas hydrates and on the diffusion of guest molecules are studied by means of molecular modeling. The anisotropic diffusion is found in hydrogen hydrates. Moreover, diffusivity of hydrogen molecules demonstrates anomalous behavior on nanosecond timescale.

DOI ↗ PDF ↗

Efficiency of the Tegra K1 and X1 systems-on-chip for classical molecular dynamics

2016 · CHAPTER · en

Further development of high performance computing hardware and software is focused on energy and parallel efficiency that are both crucial for future exascale level of supercomputer performance. Real applications tests as well as small-scale benchmarks of new architectures are important for the choice of the best development strategies. ARM CPUs and NVIDIA GPUs are among the most energy efficient hardware. Recently both architectures have been combined in the NVIDIA Tegra systems-on-chip. In this work we benchmark the development boards with Tegra K1 and X1 both with the Roofline model toolkit as well as with different classical molecular dynamics algorithms implemented in LAMMPS. We consider the utilization of the single and double peak floating-point performance and the power and energy consumption of the corresponding Cortex-A15, Cortex-A57, Kepler and Maxwell cores.

DOI ↗

Rheology of liquid n-triacontane: Molecular dynamics simulation

2016 · ARTICLE · en

Molecular dynamics is applied to calculate diffusion coefficients of n-triacontane C30H62 using Einstein-Smoluchowski and Green-Kubo relations. The displacement 〈Δr2〉(t) has a subdiffusive part 〈Δr2〉 ~ t α, caused by molecular crowding at low temperatures. Longtime asymptotes of 〈v(0)v(t)〉 are collated with the hydrodynamic tail t-3/2 demonstrated for atomic liquids. The influence of these asymptotes on the compliance of Einstein-Smoluchowski and Green-Kubo methods is analyzed. The effects of the force field parameters on the diffusion process are treated. The results are compared with experimental data.

DOI ↗ PDF ↗

Микроскопические механизмы диффузии высших алканов

2016 · ARTICLE · ru

На примере моделей н -триаконтана исследованы аномальные характеристики диффузии, проявляющиеся при использовании соотношения Эйнштейна–Смолуховского, и особенности асимптотического поведения автокоррелятора скорости центров масс молекул, применяющегося для расчета коэффициента диффузии по формуле Грина–Кубо. По данным комплементарных подходов охарактеризованы особенности микроскопических механизмов диффузии в высших алканах. Проиллюстрирована применимость соотношения Стокса–Эйнштейна для коэффициента вязкости.

DOI ↗ PDF ↗

Курсы (5)