Prezentatsia_UMNIK-2021_v_Kuzbasse_Nemtsev_A_Yu_11_10_21

Актуальность проблемы
Разрабатываемая модель закрывает потребность в более точном описании дисперсных систем (газоугольный раствор)
Разрабатываемая модель решает проблемы описания дисперсных систем дифференциальными уравнениями, возникающие из-за наличия пор.
С развитием научной и технической базы, применением параллельных вычислений, разрабатываемая модель как никогда актуальна.
Существующие аналоги клеточно-автоматных моделей газоугольного раствора не учитывают химические процессы, важные для углехимии, а существующие модели газоугольного раствора не используют современные вычислительные методы и технологии.
Решения современных проблем и задач углехимии, в Кузбассе, так и в России в целом

Описание предлагаемого решения
Схема разбиения массива клеток в двухтактном и однотактном исполнении, с типом обработки крайних клеток «замыкание».
Алгоритм клеточного автомата и результат его работы
Предварительные результаты клеточно-автоматного моделирования динамических процессов в газоугольном растворе: начальное состояние и сто тринадцатый такт. Результаты полученны в табличном процессоре Excel с применением интегрированного языка VBA и реализацией программных Excel-VBA-приложений.

Научная новизна
Разработал математическую модель динамических процессов в газоугольном растворе с помощью клеточных автоматов, а также численный метод реализации разработанной модели. Осуществил алгоритмизацию численного метода и его реализацию их в табличном процессоре Microsoft Excel с применением интегрированного языка Visual Basic for Application (VBA) и реализацией программных Excel-VBA-приложений.
Новые методы для исследования динамических процессов в газоугольных растворах, являющихся синергетическими (сложными) системами (complex system), с целью обнаружения внутренних скрытых закономерностей их протекания. Этому способствуют: синергетика в области математического моделирования; мелкозернистый параллелизм в численных методах; парадигмы автоматного программирования в софтверной (программной) части и использования матричных процессоров, таких как СБИС, нейроускорители, графические ускорители (видеокарты), содержащие CUDA-ядра и тензорные ядра в хардверной (аппаратной) части для параллельных вычислений.
Обоснование научной новизны

Сравнение с аналогами
Сравнение с аналогами

Рынок и риски
Потенциальные потребители - предприятия углехимической отрасли и научные учреждения горной направленности.
Наличие рисков коммерциализации и мер их снижения – рисков нет при отсутствии конкурентов в области моделирования пространственной динамики газоугольного раствора с помощью клеточных автоматов.
Перспективы коммерциализации результата НИР
На рисунке приведены результаты оценки рынка для создаваемого продукта, объем рынка углехимии в Кузбассе на отрезке времени от 2011 до 2030, на котором виден рост оборота предприятий Кузбасского кластера на 80% за 5 лет, с перспективами к дальнейшему росту рынка углехимии в Кузбассе.

Календарный план
Первый этап:
1. Разработка математической модели.
2. Разработка численного метода.
3. Разработка алгоритма.
4. Разработка компьютерной модели.
Второй этап:
1. Разработка прототипа программного комплекса.
2. Модификация программного комплекса на основе парадигмы автоматного программирования.
3. Модификация программного комплекса с учётом применения матричных процессоров.
4. Реализация серии вычислительных экспериментов.
Поэтапный план реализации

Финансовый план проекта
Для реализации компьютерной модели динамических процессов в газоугольном растворе комплексом программ и проведения на нем серии вычислительных экспериментов с учетом необходимости вычислительных мощностей для параллельных вычислений необходимы такие средства как матричный процессор (графический ускоритель) 100 тысяч р., Из-за того, что компания Nvidia открыла для исследователей низкоуровневый доступ к своим CUDA-ядрам, который позволяет проводить затратные вычисления на компьютере, будет приобретена видеокарта именно этого производителя, так и компьютер в который он будет установлен 60 тысяч р. с учетом зеркального рейда двух быстрых SSD 80 тысяч р., плюс периферия 20 тысяч р., и ежемесячная зарплата 10 тысяч р. в течение двух лет.
Средства необходимые для реализации проекта

Перспектива развития проекта
Разработанный в рамках УМНИКа прототип комплекса программ, планируется довести до состояния возможности его дальнейшей внедряемости в учебных заведениях и на предприятиях углехимической отрасли.
В дальнейшем планируется привлечение финансирования путем подачи заявки на программу СТАРТ-1 и привлечения стороннего финансирования заинтересованных предприятий углехимической отрасли.
Получать денежное вознаграждение, оказывая услугу внедрения и поддержки доработанного комплекса программ на кафедрах университетов и в НИИ для проведения лабораторных и исследовательских работ, на предприятиях углехимии для применения полученных результатов вычислительных экспериментов в виде параметров протекающих физико-химических процессов для уточнения параметров технологических, которые являются существенными при производстве на данных предприятиях.
Видение дальнейшего развития проекта после окончания программы УМНИК