Program Early Science

Languages:   Polski  • English

Program Grantowy Early Science

Opis programu Early Science

W 2016 roku ICM UW udostępni superkomputer Okeanos - system wielkoskalowego przetwarzania Cray XC40. System Okeanos zbudowany jest z ponad 1000 węzłów obliczeniowych, każdy węzeł zawiera dwa 12-rdzeniowe procesory Intel Xeon oraz 128 GB pamięci RAM. Ponadto każdy węzeł dysponuje dedykowanymi portami komunikacji Cray Aries, a wszystkie węzły połączone są wysokowydajną siecią o topologii Dragonfly.

Budynek nowej serwerowni ICM


Firma Cray Inc. w odpowiedzi na wysokie wymagania technologiczne ICM UW zbudowała system, który stał się unikatowym rozwiązaniem w dziedzinie HPC w skali kraju. System wyróżnia bardzo wysoka moc przetwarzania obliczeniowego, jak również wysoka wydajność przetwarzania danych grafowych. System Okeanos razem z systemami analityki dużych danych oraz zasobami przechowywania danych stanowi komplementarną infrastrukturę centrum kompetencji OCEAN zainstalowaną w nowej serwerowni ICM na warszawskiej Białołęce.

Zasoby superkomputera Okeanos udostępniane będą przede wszystkim naukowcom, których praca badawcza wymaga zastosowania obliczeń wielkoskalowych. Operacyjne udostępnienie systemu poprzedzone jest fazą testową Early Science, w ramach której grupy naukowców, wyłonione w drodze konkursu, uzyskały możliwość przygotowania swoich obliczeń, przetestowania możliwości przetwarzania systemu (m.in. skalowalności aplikacji) i w końcu uruchomienia obliczeń prototypowych. Ze względu na małą liczbę użytkowników program Early Science jest okazją do uruchamiania obliczeń na partycjach systemu Okeanos o znacznym rozmiarze, sięgającym kilkuset węzłów obliczeniowych.

Wierzymy, że odpowiednie przygotowanie obliczeń w ramach programu Early Science zaowocuje wieloma innowacyjnymi projektami naukowymi, których realizacja nie była dotąd możliwa w ramach infrastruktury obliczeniowej udostępnianej w polskich centrach KDM.



Granty zakwalifikowane do programu Early Science

(kolejność alfabetyczna względem nazwiska kierownika grantu)


Tytuł grantu: Rozwój metod programowania w modelu PGAS w języku Java (biblioteka PCJ)

Kierownik grantu: Prof. dr hab. Piotr Bała (ICM, Uniwersytet Warszawski)

Streszczenie: Biblioteka PCJ pozwala na efektywne zrównoleglanie aplikacji w modelu PGAS z wykorzystaniem języka Java. Biblioteka została wykorzystana do zrównoleglenia szeregu testowych kodów, a także aplikacji wykorzystywanych do symulacji zjawisk czy analizy dużych danych. Biblioteka PCJ pozwala na prostą implementację algorytmów z wykorzystaniem jednostronnej asynchronicznej komunikacji oraz z wykorzystaniem równoległości opartej o niezależne wątki. W ramach projektu będą prowadzone prace nad rozwojem biblioteki PCJ, jej efektywnej implementacji na architekturze Cray XC40, oraz nad jej wykorzystaniem w zrównoleglaniu wybranych aplikacji. W szczególności będą prowadzone prace nad implementacją testów Graph500 (przeszukiwanie grafów), równoległym algorytmem genetycznym oraz porównywaniem sekwencji DNA. Wybrane aplikacje wymagają znaczących mocy obliczeniowych a także pamięci operacyjnej. Dodatkowo aplikacje wymagają szybkiego i efektywnego transferu znacznych danych z pamięci dyskowych do pamięci operacyjnej. Architektura Cray XC40 charakteryzująca się szybkim połączeniem pomiędzy węzłami obliczeniowymi pozwoli na efektywne wykorzystanie dostępnych mocy obliczeniowych.


Tytuł grantu: Optimization of the SimRNA program for RNA 3D structure modeling

Kierownik grantu: Prof. Janusz Bujnicki (Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie)

Streszczenie: RNA molecules play fundamental roles in cellular processes. Their function and interactions with other biomolecules are dependent on the ability to form complex three-dimensional (3D) structures. However, experimental determination of RNA 3D structures is laborious and challenging, prompting the development of theoretical predictive methods. We have recently developed SimRNA, a new method for computational RNA 3D structure modeling, which uses a coarse-grained representation, relies on the Monte Carlo method for sampling the conformational space, and employs a statistical potential to approximate the energy and identify conformations that correspond to biologically relevant structures (Boniecki et al., 2015). SimRNA is computationally expensive, and while it was benchmarked on >250 RNA sequences, we had no computing power to fully optimize its parameters. Within this computational grant, we propose to optimize the parameters of the published version of the method (SimRNAv3) as well as the newer (unpublished) version that improves non-canonical base pairing and one that allows for simulating RNA-protein complexes.


Tytuł grantu: Numerical simulations of black hole binaries and acretion

Kierownik grantu: Dr Szymon Charzyński (Centrum Fizyki Teoretycznej PAN)

Streszczenie: We investigate the possible existence of standing shocks in low angular momentum gas accreted onto black hole. One of the physical set-up suitable for our computations are the microquasars, which are the stellar mass black holes, that accrete matter from their companion stars and are observed in our Galaxy. Another physical situation is the accretion onto supermassive black holes in galactic nuclei (including Sgr A*in the center of our Galaxy). We also simulate the proces of coalescence of black holes. We analyze the emission of gravitational waves and properties of a black hole being the merger product. These investigations are specially important in the light of the new discovery which was announced by the Advanced LIGO Collaboration in February 2016. This first detection of gravitational waves confirmed the existence of binary black hole systems in the Universe. Together with this detection a coincident electromagnetic signal was detected by the Fermi satellite. This detection would reveal a nontrivial presence of matter around merging black holes, what is the subject of our research.


Tytuł grantu: Modelowanie pękania materiałów kruchych w procesie ściskania/rozciągania

Kierownik grantu: Prof. dr hab. Wojciech Dębski (Instytut Geofizyki PAN)

Streszczenie: Pękanie materiałów kruchych jest niezwykle skomplikowanym procesem obejmującym swoim zakresem procesy w skalach od atomowej (pękanie wiązań międzycząsteczkowych) aż do skali tysięcy kilometrów w przypadku katastroficznych trzęsień ziemi (w skali energetycznej od eV do 10^24J). Tak wielka rozpiętość skali rodzi mnóstwo pytań w szczególności o skalowalność procesów pękania, istnienie czynników decydujących o ostatecznym rozmiarze obszaru pęknięcia (w skali makroskopowej), przebieg procesów poprzedzających i zachodzących w czasie zniszczenia materiału, itp. Celem niniejszego grantu jest próba spojrzenia na procesy pękania w skali typowej dla zagadnień inżynierskich i sejsmologii inżynierskiej (10cm - 100m ) metodami mikro-fizyki. Oczekujemy jakościowej odpowiedzi na pytanie na ile charakter makroskopowych efektów pękania związany jest z mikrostrukturą materiałów kruchych. Proponowana metodyka badawcza oparta jest na wielkoskalowych symulacjach techniką Elementów Dyskretnych.


Tytuł grantu: HSCREEN - High-throughput screening and properties of novel functional materials in gas phase and in solid state

Kierownik grantu: Prof. dr hab. Wojciech Grochala (Cent, Uniwersytet Warszawski)

Streszczenie: Projekt zakłada wykorzystanie skokowego wzrostu mocy obliczeniowych w zasobach ICM do przetestowania skalowalności obliczeń i scharakteryzowania wybranych nowoczesnych materiałów funkcjonalnych w fazie stałej z użyciem najnowocześniejszych metod chemii teoretycznej, oraz - co stanowi jakościowe novum - przewidywanie z pierwszych zasad i w oparciu o algorytmy genetyczne z wielka precyzja znacznej ilości struktur (krystalicznych, cząsteczkowych, elektronowych, magnetycznych, etc.) a także kluczowych dla zastosowań praktycznych właściwości nieznanych jeszcze nauce materiałów. Materiały podlegające screeningowi obejmują związki magazynujące paliwo wodorowe, nietypowe półprzewodniki magnetyczne, związki ultra-silnych utleniaczy, prekursory nadprzewodników, tlenki metali przejściowych, związki najlżejszych gazów szlachetnych, nowe i znane odmiany alotropowe pierwiastków i prostych związków chemicznych, ferroelektryki, przestrajalne maszyny molekularne, przewodniki jonowe, materiały do ogniw (foto)elektrochemicznych, i inne klasy materiałów i ważnych minerałów. Dla niektórych klas wpół-zautomatyzowany screening obejmie szeroki zakres parametrów zewnętrznych t.j. ciśnienia i temperatury.


Tytuł grantu: Beyond EAGLE: Simulating galaxy formation

Kierownik grantu: Dr Wojciech Hellwing (Institue for Cosmology & Gravitation, Portsmouth)

Streszczenie: The ultimate goal of cosmological hydrodynamic simulations is to form a realistic population of galaxies within a virtual, computer generated Universe. The recent break through, the EAGLE simulation project, shows that it is now possible. The EAGLE was a ground-breaking step that pushed the numerical simulations of galaxy formation into a new era. The simulation traced the formation of the non-linear structure in the Universe. Starting from the Planck observations of the initial density fluctuation power spectrum, the simulations track the collapse of dark matter structures and following how the growing gravitational potential traps baryons allowing them to cool to form stars and black holes. The next phase of the Eagle programme will shift emphasis from validating the simulations against observational data, to using the simulations as a tool for understanding galaxy formation and interpreting observations. In this next phase the limited volume of the existing simulation becomes a major limitation. In our project we aim to run new bigger version of the EAGLE simulation pushing the field of hydrodynamical galaxy formation simulation and our understanding of this complicated phenomena into a new regime of precise cosmology.


Tytuł grantu: Millennium-size simulations of Modified Gravity

Kierownik grantu: Dr Wojciech Hellwing (Institue for Cosmology & Gravitation, Portsmouth)

Streszczenie: The current state of the modern cosmology is encapsulated in a well established concordance cosmological model, the LCDM (Lambda Cold Dark Matter) model, whose parameters have been measured to remarkable precision. Future and contemporary large galaxy redshift surveys will provide an overwhelming large and deep maps of the Cosmos. This new data will allow for a precise tests of the General Relativity on cosmological scales. A daunting task and one of the main goals of moder cosmology. The accelerated expansion of the Universe can be accounted for either by assuming, that our Universe has a very small positive value of the so-called Einstein's cosmological constant, or that the expansion is a signal of a break-down of lows of gravity on vast cosmic scales. New very large cosmological computer simulations will be crucial for extracting and analysis the data from new large observational campaigns like DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). Our program aims to run simulations of such class using the newest state-of-the-art software.


Tytuł grantu: Operacyjny numeryczny model prognozy pogody działający w trybie wiązek o wysokiej rozdzielczości przestrzennej

Kierownik grantu: Mgr Jacek Kopeć (ICM, Uniwersytet Warszawski)

Streszczenie: Nowoczesne operacyjne numeryczne prognozowanie pogody dostarcza nie tylko informacji deterministycznej (pojedyncza realizacja potencjalnego scenariusza pogodowego) ale przede wszystkim uwzględnia inherentną niepewność sytuacji pogodowej. W celu modelowania niepewności równocześnie uruchamiane jest wiele (kilkadziesiąt) instancji numerycznego modelu prognozy pogody realizujących różniące się scenariusze pogodowe (uruchomienie wiązki prognoz). Tym sposobem uzyskuje się bogatą informację o niepewności prognozy. Wadą takiego podejścia jest zwielokrotnione zapotrzebowanie na moc obliczeniową.

Celem projektu jest sprawdzenie możliwości uruchomienia operacyjnej wiązki modelu WRF o rozdzielczości przestrzennej ok. 3km dla domeny odpowiadającej aktualnemu zasięgowi modelu UM obliczanego w ICM. Ocenie będzie podlegać, przede wszystkim, możliwość szybkiego obliczenia oraz zapotrzebowanie na moc obliczeniową, możliwość optymalizacji wykonania dla architektury Cray XC-40 oraz obciążenie generowane dla ruchu sieciowego oraz I/O.


Tytuł grantu: Dymanika molekularna kompleksów białko-antybiotyk

Kierownik grantu: Mgr Katarzyna Kulczycka-Mierzejewska (ICM, Uniwersytet Warszawski)

Streszczenie: Antybiotyki to grupa leków stosowana w różnego rodzaju zakażeniach wywoływanych przez bakterie. Linkozamidy to niewielka grupa antybiotyków (w skład której wchodzą trzy związki: linkomycyna, klindamycyna i pirlimycyna), szeroko wykorzystywana w medycynie, jak i w weterynarii. Wzrastająca oporność bakterii na istniejące już antybiotyki, którą na przestrzeni lat wykształciły bakterie, jest jednym z powodów wymuszających konieczność prac nad nowymi związkami chemicznymi. Jednym z mechanizmów oporności jest enzymatyczna dezaktywacja leku przez enzymy: LinA, LinB. Dokładne zrozumienie mechanizmu oporności bakteryjnej wobec linkozamidów jest głównym celem projektu. W tym celu zostaną przeprowadzone symulacje kwantowo-klasycznej dynamiki molekularnej kompleksów enzym-antybiotyk, jak i wolnego enzymu. Planowane obliczenia oraz ich analiza pozwolą na dokładne scharakteryzowanie miejsc wiązania linkozamidów przez enzymy dezaktywujące.


Tytuł grantu: Kalibrowanie pola siłowego UNRES z wykorzystaniem zasady największego prawdopodobieństwa

Kierownik grantu: Prof. dr hab. Adam Liwo (Wydział Chemii, Uniwersytet Gdański)

Streszczenie: Projekt ma na celu przeprowadzenie kalibracji pola siłowego UNRES do wielkoskalowych symulacji białek w oparciu o zasadę największego prawdopowobieństwa oraz przetestowanie skalibrowanego pola. Kalibracja zostanie wykonana z użyciem 10 białek treningowych o różnorodnych zwinięciach a jej celem będzie dopasowanie parametrów pola tak aby konformacje wyznaczone metodą symulacji zgadzały się z konformacjami wyznaczonymi eksperymentalnie. Kalibracja zostanie przeprowadzona poprzez iterowanie cykli generowania zespołów konformacyjnych metodą hamiltonowskiej wymiany replik w polu UNRES z więzami odpowiadającymi różnej odległości od struktury eksperymentalnej a następnie optymalizacji funkcji celu. Następnie zdolność pola do zwijania białek zostanie przetestowana na zbiorze 60 białek spoza zbioru treningowego o wielkości od 30 do 200 reszt aminokwasowych. Otrzymane pole będzie miało zastosowanie w symulacjach ważnych elementów procesów biologicznych.


Tytuł grantu: Zaawansowane analizy symulacyjne w biomechanice i geomechanice

Kierownik grantu: Prof. dr hab. inż. Jerzy Małachowski (Wojskowa Akademia Techniczna)

Streszczenie: Projekt dotyczy dwóch obszarów badawczych: biomechaniki w odniesieniu do optymalizacji konstrukcji stentów naczyniowych wykonanych z materiałów biodegradowalnych, oraz zagadnień związanych z geomechaniką, głównie z problematyką rozchodzenia się fal pochodzących od procesu detonacji. Oba zagadnienia dotyczą numerycznej realizacji procesu sprzężenia (oddziaływania) ośrodka płynnego z ciałem stałym. Czy to krwi z konstrukcją stentu i ścianą naczynia wieńcowego, czy też gazów powstałych w procesie spalania materiału wybuchowego z górotworem. W obu zagadnieniach celem jest optymalizacja parametrów konstrukcyjnych, materiałowych i funkcjonalnych. Generowane modele numeryczne osiągają wielkości kilkunastu i więcej milionów stopni swobody. Otrzymanie poprawnego rozwiązania komplikuje fakt, że wymaga to rozwiązania układów równań macierzowych opisujących niezwykle silne nieliniowości fizyczne i geometryczne poprzez całkowanie w dziedzinie czasu z bardzo krótkim krokiem (ok. 10e-9 s i mniej).


Tytuł grantu: Wieloskalowe modele dla modelowania pogody i klimatu

Kierownik grantu: Dr Zbigniew Piotrowski (Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej, Państwowy Instytut Badawczy)

Streszczenie: Modelowanie atmosfer planetarnych i gwiazdowych należy do najbardziej wymagających zadań obliczeniowych współczesnej geofizyki. W szczególności, zagadnienia związane z opracowywaniem i testowaniem modeli prognozy pogody o bardzo wysokiej rozdzielczości przestrzennej wymagają rozwiązywania interdyscyplinarnych problemów na styku algorytmów i metod numerycznych, wysokoefektywnej implementacji obliczeń równoległych, a coraz częściej zagadnień związanych z energooszczędnością obliczeń oraz adaptacją kodów dla nowoczesnych architektór wielordzeniowych. W ramach grantu Early Science, najnowocześniejszy prototypowy model prognozy pogody COSMO-EULAG, rozwijany w międzynarodowym konsorcjum COSMO, będzie testowany w obliczeniach o bardzo wysokiej rozdzielczości. Przestrzenny krok siatki 1 km i 0.5 km dla domeny obliczeniowej obejmuje najbardziej wymagającą dla modeli numerycznych część kontynentu Europejskiego, czyli obszar Alp. Drugim zagadnieniem badanym w ramach grantu będzie testowanie przełomowego eksperymentu numerycznego w modelu EULAG-MHD, który odtwarza oscylacje magnetyczne w warstwie konwekcyjnej Słońca w skalach klimatycznych, a szczególności możliwość skrócenia czasu oczekiwania na odpowiedź z wykorzystaniem Cray XC40.



Tytuł grantu: iCell: struktura przestrzenna i hierarchia skal w komórce

Kierownik grantu: Dr hab. Dariusz Plewczyński (Cent, Uniwersytet Warszawski)

Streszczenie: Projekt iCELL proponuje rozwój nowatorskich ram teoretycznych do wieloskalowego modelowania organizmów żywych w kontekście przetwarzania informacji. Podstawowa informacja biologiczna zapisana jest w postaci cyfrowej w DNA (lub RNA w przypadku niektórych organizmów). Ta informacja określa aktywność wewnątrzkomórkowych szlaków sygnałowych definiując analogowe funkcjonowanie komórki, a w dalszej kolejności tkanki, narządu i w końcu całego organizmu. Celem projektu jest zapewnienie instrumentarium badawczego do badania procesów wieloskalowych w organizmach żywych, które to procesy są związane z przetwarzaniem informacji. Nasza propozycja badawcza związana jest z modelowaniem przejść między różnymi skalami, w szczególności jak informacja w skali mikro określa fenotyp w skali makro, ale również jak czynniki behawioralne związane z komunikacją między osobnikami tego samego gatunku lub innych utrwalają się na poziomie genetycznym.


Tytuł grantu: Badania wpływu długo-zasięgowych oddziaływań Van der Waalsa (VdW) pomiędzy dwuwymiarowymi systemami typu grafen i ich podłożami.

Kierownik grantu: Dr Magdalena Popielska (Wydział Fizyki, Uniwersytet Warszawski)

Streszczenie: Głównym celem naukowym projektu jest przeprowadzenie badań wpływu długo-zasięgowego oddziaływania Van der Waalsa (VdW) pomiędzy dwuwymiarowymi systemami typu grafenu oraz izolującymi (BN, SiO2, Mo2O) i metalicznymi (NI(111), Co(111), Au(111)) podłożami, na strukturę elektronową oraz własności elektryczne i magnetyczne czystych i funkcjonalizowanych układów dwuwymiarowych. Powszechnie wiadomo, że słabe długo-zasięgowe oddziaływania vdW są niezwykle ważne w poprawnym opisie oddziaływań między molekułami organicznymi, a powierzchniami metalicznymi czy półprzewodnikowymi. Niemniej obecnie stosowane standardowe implementacje teorii funkcjonału gęstości (DFT) uwzględniają oddziaływania VdW w niewystarczającym stopniu, co stanowi źródło poważnych rozbieżności pomiędzy danymi doświadczalnymi a teoretycznymi przewidywaniami takich wielkości fizycznych jak energia adsorpcji molekuł do powierzchni czy odległość molekuły od powierzchni. Dlatego często dla polepszenia zgodności z danymi eksperymentalnymi stosowane są modelowe potencjały VdW, które mają charakter poprawek ad hoc, co nie daje zadawalających rezultatów. Stąd należy wdrożyć podejście wykraczające poza standardowe funkcjonały korelacyjno-wymienne.


Tytuł grantu: Wpływ wiązania substratu na dynamikę białka z węzłem

Kierownik grantu: Dr Joanna Sułkowska (Wydział Chemii, Uniwersytet Warszawski)

Streszczenie: Projekt ma na celu zbadanie mechanizmu funkcjonowania białka z węzłem z rodziny TrmD. Pomimo, że zawęźlone białka stanowią około 2% struktur zdeponowanych w bazie PDB i w 90% są to enzymy [1] do tej pory rola jaką pełnią węzły w białkach nie została odkryta. Dotychczasowe praca jednakże sugerują, iż nietrywialna topologia może wprowadzać pozytywne własności do funkcjonowania takich białek [2]. Rola węzłów w białkach, ich wpływ na mechanizm działania białek z nietrywialną topologią stanowi obecnie jedno z bardziej intrygujących pytań na styku biofizyki, biochemii i teorii węzłów (dział matematyki) a odpowiedzi na te pytanie szuka wiele laboratoriów na świecie.

Białka z rodziny TrmD są dodatkowo interesujące z powodu niejasnego mechanizmu przeprowadzania przez nie procesu metylacji: jako białka składające się z dwóch identycznych podjednostek metylują tylko jeden substrat, zamiast dwóch. Celem tego projektu jest symulowanie przy pomocy dynamiki molekularnej kompleksów białkowych z ligandem jak i z substratem (tRNA) w długich okresach czasowych, by zidentyfikować kluczowe zmiany konformacyjne odpowiedzialne za przyłączanie tylko jednego tRNA.

[1] Jamroz et al. NAR 2014 [2] Sulkowska et al. PNAS 2012


Tytuł grantu: Symulacje dynamiki molekularnej błon biologicznych i syntetycznych kwasów nukleinowych

Kierownik grantu: Prof. dr hab. Joanna Trylska (Cent, Uniwersytet Warszawski)

Streszczenie: Celem projektu jest określenie dynamiki wewnętrznej różnych układów biologicznych: kompleksów kwasów nukleinowych z syntetycznymi oligomerami oraz kompleksu witaminy B12 z zewnętrzną błoną bakterii E. coli. Po pierwsze chcemy przewidzieć motywy strukturalne występujące w kompleksach krótkich oligonukleotydów RNA o mieszanej chiralności i opiszemy na poziomie mikroskopowym niesklasyfikowane dotąd oddziaływania enancjomerów RNA. Po drugie opiszemy oddziaływania RNA z syntetycznym oligonukleotydem - peptydowym kwasem nukleinowym (PNA). PNA poprzez stabilną hybrydyzację z RNA może być wykorzystane jako regulator ekspresji genów ale problemem jest wprowadzenie go do komórek, zwłaszcza bakterii. Zaproponowaliśmy witaminę B12 jako potencjalny transporter sekwencji PNA blokujących specyficzne geny niezbędne do funkcjonowania bakterii, poprzez wykorzystanie systemu białek błonowych bakterii. Planujemy zbadać za pomocą dynamiki molekularnej pierwszy etap transportu witaminy B12 (oraz jej koniugatów z PNA), w którym następuje wiązanie z białkiem BtuB bakterii E. coli.


Tytuł grantu: Modelowanie struktur niskowymiarowych (QD) półprzewodników II-VI domieszkowanych Cu

Kierownik grantu: Dr Oksana Volnianska (Instytut Fizyki PAN)

Streszczenie: Ważnym wynikiem uzyskanym w fizyce magnetycznych półprzewodników w ostatnich latach było odkrycie ferromagnetyzmu (FM) w materiałach zawierających jedynie elektrony s i p [1], albo d(10). Zjawisko to obserwowane jest zarówno jako stany wysokospinowe (WS) defektów izolowanych, oraz jako ferromagnetyzm (FM) układów, np. w tlenkach II-VI, domieszkowanych Cu.

Celem grantu obliczeniowego jest ustalenie elektronowej i magnetycznej struktury izolowanego Cu w ZnO, ZnSe, CdTe w zależności od q, koncentracji defektów oraz wymiaru układu (kryształ objętościowy i kropki kwantowe (QD)).

Zastosowane w projekcie obliczenia wykonane zostaną metodą "z pierwszych zasad" . W wyniku obliczeń otrzymuje się energię całkowitą badanego układu i jego strukturę elektronów. Zostanie użyty pakiet ESPRESSO (www.pwscf.org). Poprawka typu Hubbarda będzie aplikowana na stanach p dla atomów O oraz d(Cu). Kropka kwantowa jest obiektem fizycznym o wymiarze 1-100 nm. Dzięki wykorzystaniu metody superkomórek i dużej mocy obliczeniowej możliwe będzie analizowanie układów zawierających 500-1500 atomów.


Tytuł grantu: Modelowanie ab-initio wieloskładnikowych stopów o wysokiej entropii

Kierownik grantu: Dr inż. Jan Wróbel (Wydział Inżynierii Materiałowej, Politechnika Warszawska)

Streszczenie: Stopy o wysokiej entropii są nową klasą materiałów o wyjątkowej mikrostrukturze i właściwościach. Stopy te składają się z 4 lub więcej składników o zbliżonym stężeniu. Wysoka entropia konfiguracyjna związana z obecnością różnych rodzajów pierwiastków hamuje tworzenie się kruchych faz międzymetalicznych i promuje nieuporządkowane wieloskładnikowe roztwory stałe, które posiadają bardzo unikalne właściwości. Ze względu na olbrzymią liczbę kombinacji zarówno doboru pierwiastków jak również ich stężeń, eksperymentalne przebadanie wszystkich kombinacji stopów jest niemożliwe. Dlatego stopy o wysokiej entropii są ciągle mało poznane a ujednolicona teoria obejmująca atomistyczne i termodynamiczne aspekty tych materiałów do tej pory nie została stworzona. Głównym celem tego grantu obliczeniowego będzie poprawa wiedzy na temat tej nowej klasy materiałów, a dokładniej teoretyczne zrozumienie wpływu pierwiastków oraz ich stężeń na stabilność fazową oraz podstawowe właściwości wieloskładnikowych stopów. Obliczenia w ramach tego grantu będą wykonywane przy użyciu metod opartych na teorii funkcjonału gęstości, głównie przy użyciu pakietu VASP.


Wsparcie projektów Early Science

Wsparcie merytoryczne

Projekty obliczeniowe zakwalifikowane do programu Early Science realizowane będą w ścisłej współpracy z zespołem ICM. Każdy projekt otrzyma opiekuna merytorycznego, który pomoże realizatorom projektu zapoznać się ze środowiskiem obliczeniowym i deweloperskim.

Aplikacje

Program otwarty jest dla użytkowników korzystających z gotowych aplikacji jak i dla grup rozwijających własne nowatorskie rozwiązania obliczeniowe i algorytmiczne.

W ramach programu ICM zapewni Państwu wsparcie i dostęp do następujących aplikacji naukowych: NAMD, LAMMPS, GROMACS, CPMD, CP2K, Quantum Espresso, VASP, WRF, GADGET, OpenFOAM, LS-DYNA, ANSYS/FLUENT.

Grupy rozwijające własne aplikacje uzyskają wsparcie w wykorzystaniu narzędzi programistycznych takich jak kompilatory, biblioteki numeryczne, debugery i profilery równoległe. Szczególnie preferowane są aplikacje wysoko skalujące się, zdolne wykorzystać do obliczeń duże partycje systemu.

Szkolenie

Uczestnicy programu Early Science będą zaproszeni do wzięcia udziału w szkoleniu prowadzenia i optymalizacji obliczeń na systemach klasy XC40 organizowanym przez firmę Cray Inc. w siedzibie ICM w Warszawie.

Faza testowa

W okresie Early Science administratorzy systemu Okeanos korzystając z doświadczenia użytkowników przygotowywać będą optymalne ustawienia systemu, które zapewnią najlepsze wsparcie dla obliczeń o różnej specyfice. W trakcie prac możliwe będą sporadyczne wyłączenia i restarty systemu.

Terminarz programu Early Science

Termin składania wniosków: do 6 marca 2016 Termin upłynął

Informacja o przyjętych projektach: do 11 marca 2016 Wyniki ogłoszone

Początek programu Early Science: druga połowa marca 2016

Uwaga! w drugiej połowie marca planowane jest spotkanie uczestników programu połączone ze szkoleniem firmy Cray Inc. Spotkanie zorganizowane zostanie w siedzibie ICM w Warszawie.

Koniec programu Early Science: pierwsza połowa czerwca 2016