Научная лаборатория «Математическое моделирование в физиологии и медицине с использованием суперкомпьютерных технологий» образована в рамках Программы повышения конкурентоспособности вузов в структуре ИМКН УрФУ в 2013 году.
Заведующая лабораторией: Соловьева Ольга Эдуардовна, доктор физико-математических наук, профессор кафедры вычислительной математики и компьютерных наук ИЕНиМ, профессор кафедры экспериментальной физики ФТИ.
Администратор: Корабельникова Светлана Владимирова Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript., Юманова Ирина Фарисовна Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript. .
Тематика исследований лаборатории является междисциплинарной, относится к бурно развивающейся в мире области компьютерной биомедицины, входит в приоритетные направления науки - «живые системы» и «современные информационные технологии», объединяет специалистов двух институтов УрФУ – ИЕНиМ, ФТИ.
Основные направления исследований
НАПРАВЛЕНИЕ 1. «Виртуальное сердце» - компьютерные модели структуры и функции сердца от молекул до органа. Цели и задачи: разработка компьютерных интегративных моделей электрической и механической функции сердца для изучения физиологических основ функционирования сердца в норме, а также природы социально значимых заболеваний сердца, в частности, сердечной недостаточности и нарушений ритма. Реализация таких моделей обеспечивает существенное развитие технологий параллельных вычислений и использование суперкомпьютера УРАН.
НАПРАВЛЕНИЕ 2. Математическая иммунология Функционально-дифференциальные уравнения в частных производных с наследственностью дают наиболее адекватный математический аппарат для описания и моделирования особенностей иммунной системы, связанных с пространственной и популяционной неоднородностью вовлеченных клеток и органов, а также наличием характерных задержек ответа организма на патогенное воздействие. Однако для таких не существует общих методов нахождения решения в явном виде, поэтому разработка, обоснование и программная реализация численных методов решения этого класса уравнений является важной проблемой вычислительной математики и, в свою очередь, математической иммунологии как области приложений функционально-дифференциальных уравнений в частных производных с наследственностью.
НАПРАВЛЕНИЕ 3. «Суперкомпьютерные технологии» Целью работы по данному направлению является адаптация компьютерной программы моделирования морфологии, возбуждения и сокращения левого желудочка сердца человека к особенностям современных процессоров и ускорителей вычислений (многоядерность, многопоточность, векторизация и т.п.).
Коллаборация с РАН и международными университетами
Исследования ведутся в тесном контакте с сотрудниками Института иммунологии и физиологии УрО РАН, Институтом механики МГУ, лечебными учреждениями Екатеринбурга и федеральными медицинскими центрами. Установлены тесные связи и публикуются совместные работы с ведущими научными группами группой проф. А. Панфиловым (A. Panfilov), Университет Гента, Бельгия, проф. П.Колем (P Kohl), Университет Фрайбурга, Германия, с группой др. Г. Ирибе (G. Iribe), Университет Окаяма, Япония.
В штате лаборатории работают 2 иностранных сотрудника по основному месту работы: гражданин Казахстана Курсанов А.Г. – м.н.с., в 2014 г. закончил аспирантуру ИИФ УрО РАН; гражданин Египта Хенди Ахмет Саит, - м.н.с., аспирант очной аспирантуры УрФУ (рук. Пименов В.Г.).
Публикационная активность сотрудников
Сотрудники научной лаборатории активно публикуют статьи в рецензируемых изданиях, цитируемых в международных системах цитирования, принимают активное участие в международных и российских конференциях.
В 2013 г. опубликовано 12 статей, входящих в системы WoS, Scopus, из них 3 статей в журналах с импакт-фактором выше 1, 4 статей в соавторстве с иностранными учеными.
В 2014 г. опубликовано 13 статей, входящих в системы WoS, Scopus, из них 5 статей в журналах с импакт-фактором выше 1, 2 статей в соавторстве с иностранными учеными.
В 2015 г. опубликовано 20 статей, входящих в системы WoS, Scopus, из них 5 статей в журналах с импакт-фактором выше 1, 6 статей в соавторстве с иностранными учеными.
В 2016 г. опубликовано 36 статей, входящих в системы WoS, Scopus, из них 9 статей в журналах с импакт-фактором выше 1, 6 статей в соавторстве с иностранными учеными.
Участие в организации и проведении конференций
Регулярное проведение научных и молодежных школ по параллельным вычислениям и суперкомпьютерным технологиям при участии крупных транснациональных корпораций (Intel, NVIDIA, IBM и др.).
В 2016 г. сотрудники НЛ приняли участие в организации и проведении следующих конференций:
The 2nd Ural Workshop on Parallel, Distributed, and Cloud Computing for Young Scientists (Ural-PDC 2016), Yekaterinburg, Russia, October 6, 2016
СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ МАТЕМАТИКИ И ЕЁ ПРИЛОЖЕНИЙ. Международная (47-я Всероссийская) молодежная школа-конференция "Современные проблемы математики и ее приложений", Екатеринбург, 31 января - 6 февраля 2016 года.
В 2016 году при поддержке ППК была организована Российская конференция с международным участием «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КОМПЬЮТЕРНАЯ БИОМЕДИЦИНА», Екатеринбург, 10-12 апреля 2016.
Участие НЛ в образовательных программах УрФУ
Коллектив НЛ активно ведет преподавательскую работу. Читаются следующие спецкурсы в рамках тематики НЛ для студентов, магистрантов и аспирантов ИЕНиМ и ФТИ:
1.Кошелев А.А. и Зверев В.С. Моделирование сокращения сердца с помощью вычислительного кластера.
2. Соловьева О.Э. Математическая биология
3. Соловьева О.Э. Практикум по математическим моделям в биологии
4. Солодушкин С.И. Математические модели в иммунологии и вирусологии.
5. Солодушкин С.И. и Черноскутов М.А. Параллельные численные методы 5
Пименов В.Г. Функционально-дифференциальные уравнения в биологии
6. Созыкин А.В. Параллельные вычисления
7. Созыкин А.В. Оптимизация производительности вычислительных приложений.
8. Сульман Т.Б. Математическое моделирование живых систем
9. Хохлова А.Д. Биофизические основы живых систем
10. Черноскутов М.А. Программирование на GPU
В 2017 г. по инициативе и с участием сотрудников лаборатории разработана новая траектория «Компьютерная биомедицина» в рамках образовательной программы магистратуры Школы наук ИЕнИМ «Современные проблемы компьютерных наук», рук. траектории О.Э. Соловьева, координатор А.А. Кошелев. Сотрудники лаборатории активно руководят индивидуальными научными проектами и практиками студентов всех форм обучения.
