2. НГУ
  3. Наука
  4. Центр НТИ по Новым функциональным материалам
  5. Центры коллективного пользования
  6. Вычислительное материаловедение и моделирование функциональных материалов с заданными свойствами

Центр НТИ по Новым функциональным материалам — НГУ

Cоздан при поддержке Фонда НТИ в соответствии с Программой Центра компетенций НТИ по направлению «Технологии моделирования и разработки новых функциональных материалов с заданными свойствами» в составе Центра НТИ по новым функциональным материалам (ЦНФМ) на базе НГУ.

Цель деятельности подразделения

Целью ЦКП «ВММ» является оказание услуг по предоставлению вычислительных мощностей, программ и баз данных заинтересованным пользователям НГУ и участникам Консорциума Центра НТИ для исследования свойств и определения структуры и состава новых функциональных материалов на основе их цифровых моделей, а также изучению их поведения в условиях эксплуатации и взаимодействии с другими элементами изделия, а также разработка и оптимизация материалов, обладающих специфическими функциональными характеристиками, такими как электрическая проводимость, магнитные свойства, термическая устойчивость и другие.

ЦКП «ВММ» выполняет следующие задачи:
  • обеспечение на имеющихся оборудовании и программных комплексах проведения исследований, испытаний и измерений заинтересованным пользователям; 
  • повышение уровня загрузки оборудования базы ЦКП «ВММ» за счет расширения круга пользователей; 
  • обеспечение текущего содержания и развития приборной базы ЦКП «ВММ». 

Функции подразделения
1. Разработка плана использования оборудования и приборов, находящихся на балансе ЦКПВММ с целью увеличения эффективности использования оборудования, приобретенного в рамках выполнения проектов ЦНФМ.
2. Предоставление вычислительных мощностей, заинтересованным пользователям НГУ и участникам Консорциума Центра НТИ для исследования свойств и определения структуры и состава новых функциональных материалов на основе их цифровых моделей.
3. Разработка цифровых паспортов материалов и предоставление облачного сервиса хранения данных испытаний для заказчиков ЦКПВММ.
4. Хранение баз данных о цифровых паспортах материалов, доступных членам Консорциума Центра НТИ.
5. Предоставление услуг сторонним организациям по проведению расчетов на приобретенном и созданном в Центре НТИ по новым функциональным материалам НГУ программном обеспечении. 6. Предоставление услуг сторонним организациям по расчету прочности и усталостной долговечности конструкций.
7. Предоставление услуг сторонним организациям по расчету пожаробезопасности систем (включая сертификацию транспортных средств в области пожаробезопасности).
8. Контроль эффективности использования и повышение уровня загрузки вычислительных мощностей ЦКПВММ.
9. Предоставление оборудования для проведения стажировок обучающихся на базе современного оборудования ЦКПВММ.
10. Развитие связей ЦКПВММ с другими образовательными организациями высшего образования, научно-исследовательскими институтами и научно-производственными предприятиями по предоставлению оборудования для проведения испытаний.
11. Развитие материально-технической базы ЦКПВММ, поддержание имеющегося оборудования в исправном и готовом к выполнению исследований состоянии.

Оборудование ЦКП «ВММ»
Центр коллективного пользования «Вычислительное материаловедение и моделирование функциональных материалов с заданными свойствами» обладает следующим оборудованием:
  • Сервер DEPO Holo OptiServer2iE1 (2 х Intel® Xeon® Gold 6348 (42M Cache, 2.60 GHz); 16 х 16G, 3200 REG ECC RDIMM; 2 х 480Gb SSD; 1 x 5280M6, 2U, 2 x Ice Lake CPU up to 270W, 32 x DDR4, 7 x PCIe 4.0 + 1 x OCP 3.0 +1 x Mezzanine, front 12 x LFF SAS/SATA/NVME, rear 4 x LFF SAS/SATA/2 x 10G SFP+ (LOM), 2 x PSU, RMK, IPMI; 2 х 10G, SFP+, SR 850nm; 1 х интегрированный IPMI 2.0 + KVM-over-LAN с выделенным портом; 2 х блок питания 1300 Вт; 1 х комплект рельс, регулируемая длина; cтандартная ONS - на месте эксплуатации сервера) – 5 шт; 
  • Сервер DEPO Holo OptiServer1iP1 с предустановленным программным обеспечением (2 х Intel® Xeon® Silver 4314 Processor (24M Cache, 2.40 GHz); 8 х 16G, 3200 REG ECC RDIMM; 2 х 480Gb SSD; 1x 5180M6, 1U, 2 х Ice Lake CPU up to 205W, 32 х DDR4, 5 х PCIe 4.0 + 1 х OCP 3.0 + 1 х Mezzanine, front 12 х SFF SAS/SATA/NVME, rear 2 х SFF SATA, 2 х 10G SFP+ (LOM), 2 х 800W, RMK, IPMI; 2 х 10G, SFP+, SR 850nm; 1 х интегрированный IPMI 2.0 + KVM-over-LAN с выделенным портом; 2 х блок питания 800 Вт; 1 х комплект рельс, регулируемая длина; 1 x ПО «Система безопасного управления средой виртуализации Z|virt»; стандартная ONS - на месте эксплуатации сервера) – 2 шт.; 
  • Сервер DEPO Holo OptiServer1iP1 (2 х Intel® Xeon® Silver 4314 Processor (24M Cache, 2.40 GHz); 8 х 16G, 3200 REG ECC RDIMM; Broadcom SAS 9400-8i8e SGL (05-50031-02) PCIe 3.1 x 8 LP, Tri-Mode SAS/SATA/NVMe 12G HBA, 16port (2хint SFF8643+2х ext SFF8644), 3516 IOC; 2 х 480Gb SSD SATA; 1 x 5180M6, 1U, 2 х Ice Lake CPU up to 205W, 32 х DDR4, 5 х PCIe 4.0 + 1 х OCP 3.0 + 1 х Mezzanine, front 12 х SFF SAS/SATA/NVME, rear 2 х SFF SATA, 2 х 10G SFP+ (LOM), 2 х 800W, RMK, IPMI; 2 х 10G, SFP+, SR 850nm; 1 х интегрированный IPMI 2.0 + KVM-over-LAN с выделенным портом; 2 х блок питания 800Вт; 1 х комплект рельс, регулируемая длина; стандартная ONS - на месте эксплуатации сервера) – 2 шт.; 
  • Сервер DEPO Holo OptiServer2iE1 (2 х Intel® Xeon® Gold 6348 Processor (42M Cache, 2.60 GHz); 16 х 16G, 3200 REG ECC RDIMM; 2 х 480Gb SSD SATA; 1 х NF5280M6, 2U, 2*Intel CPU up to 250W, 32*DDR4, 1*PCIe + 1*OCP 3.0 + 1*Mezzanine, GPU edition, front 8*LFF SAS/SATA, 2*10G SFP+ (LOM), up to 4*GPU, 2*1600W, RMK, IPMI; 1 x X710 Dual Port 10G SFP+ OCP; 2 х NVIDIA TESLA A100 80G PCIE; 2 х 10G, SFP+, SR 850nm; 1 х интегрированный IPMI 2.0 + KVM-over-LAN с выделенным портом; 2 х блок питания 1600 Вт; 1 х комплект рельс, регулируемая длина; стандартная ONS - на месте эксплуатации сервера) – 1 шт.; 
  • Сервер DEPO Holo OptiServer2iE1 (2 х Intel® Xeon® Gold 6348 Processor (42M Cache, 2.60 GHz) FC-LGA16A; 16 х 16G, 3200 REG ECC RDIMMl; 2 х 480Gb SSD SATA; 1 x 5280M6, 2U, 2*Ice Lake CPU up to 270W, 32*DDR4, 3*PCIe 4.0 + 1*Mezzanine, front 12*LFF SAS/SATA, noLOM , 2*PSU, RMK, IPMI; 1 х NVIDIA RTX6000 24G; 1 x X710 Dual Port 10G SFP+ OCP; 2 х 10G, SFP+, SR 850nm; 1 х интегрированный IPMI 2.0 + KVM-over-LAN с выделенным портом; 2 х блок питания 1300 Вт; 1 х комплект рельс, регулируемая длина; стандартная ONS - на месте эксплуатации сервера) – 1 шт.; 
  • Дисковый массив DEPO Holo OptiStorage22P2 (1 х 2U 24 x 2.5” hot-swap bays, hot-swap JBOD with dual SAS 12G expander controller, Tool-less HDD tray, 549W 80+ Platinum redundant power supply, dual BMC option; 24 х HDD SAS 2.5" Toshiba 2400GB AL15SEB24EQ 128Mb,12Gb/s,10k rpm Enterprise; 4 х кабель SFF8644-SFF8644, 200 см; 1 х комплект рельс, регулируемая длина; стандартная ONS - на месте эксплуатации сервера) – 1 шт.; HDD 57,6 Тб 
Итого: 5 Узлов; 14 Intel® Xeon® Gold 6348 (28cores, 2.60 GHz, от 2,4TFlops) + 8 Intel® Xeon® Silver 4314 (16cores, 2.40 GHz, от 1,2TFlops) + 2 NVIDIA TESLA A100 80G (19,5 TFlops) + NVIDIA RTX6000 24G (91,1 TFlops). Итого от 173 TFlops.
  • Коммутатор ЛВС (1 x B4COM CS4148Q-8U, коммутатор 48x25GbE SFP28 & 8x100GbE QSFP28 switch, включая ПО BCOM-OS, Power-to-Port air, 2 x AC, 2 x C13-C14 cords; 10 х оптический модуль SFP+, 10GBASE-SR, 830nm, LC duplex, MMF (400m/300m/80m); 6 x DAC кабель 10G SFP+ to SFP+ 1m passive copper cable; x DAC кабель 10G SFP+ to SFP+ 2m passive copper cable; 4 x активный оптический кабель 10G SFP+ to 10G SFP+ 5m; 16 x активный оптический кабель 10G SFP+ to 10G SFP+ 7m; 2 x DAC кабель 100G QSFP28 to QSFP28 passive copper cable 1m; сервисная техническая поддержка HW&SW CS4148Q-8U-AC-SW, 3 года) – 1 шт.; 
  • Коммутатор ЛВС (1 x B4COM CS2148T-4D, коммутатор 48-Port GE RJ45 port + 4x10G SFP+, 1 БП 110-230VAC, включая ПО B4CT-CS21XX L2/L3/; 1 х дополнительный блок питания для коммутаторов B4COM серии CS2100, AC; сервисная техническая поддержка HW&SW CS2148T-4D-AC, 3 года) – 1 шт.; 
  • Коммутатор интерконнекта (1 х коммутатор сети Ангара ЕС8453; 1 x блок синхронизации ПИРШ.467883.001; 3 x кабель CXP 2м; 2 x кабель CXP 2м; 6 x кабель CXP 7м (оптический); 11 x низкопрофильный адаптер сети Ангара EC8452) – 1 шт.; 
  • Источник бесперебойного питания (1 х системный шкаф ИБП Mirotek M3, трехфазный, для установки в ряду шкафов, высота 42U / 1978мм, ширина 600мм, глубина 1200мм, количество шасси под силовые модули: не менее 3шт., максимальная мощность байпаса не менее 120кВА, подключение ИБП сверху/снизу, предустановлена плата Web/SNMP, установлено шасси для модульных батарей: не более 5шт. (5х4 трея), цвет RAL 9005 (черный); 12 х батарейный модуль Mirotek M3, 12 шт. батарей 12В, 9Ач, 10лет EUROBATT, высота 4U; 1 х силовой модуль Mirotek 3U, 40кВА/36кВт) – 1 шт.; 
  • Напольный серверный шкаф в комплекте с панелью распределения питания PDU (19" напольный шкаф, высота 42U, ширина 600 мм, глубина 1200 мм; конфигурация: -передняя одностворчатая / задняя двустворчатая вентилируемая дверь (повышенный процент перфорации - 86%); поворотная ручка с одноточечным (передняя дверь) и многоточечным (задняя дверь) замком (стандартный профиль DIN, универсальный ключ тип 333) -боковые стенки: 2 шт., сплошная сталь, универсальный ключ -19" вертикальные направляющие: 2 пары; А-тип -комплект для заземления, 28 комплектов крепежа -грузоподъемность: 1500кг -цвет: RAL 9005 (чёрный) -шкаф поставляется в собранном виде на палете; х вертикальный держатель PDU для направляющих A-типа, высота 42U, монтаж PDU серий IP-S и IP-BA, цвет - RAL 9005 (чёрный), 1 шт., 40 х пластиковая кабельная скоба, 40 x 80мм; 2 х базовый блок распределения электропитания (PDU), вертикальный, шнур с разъемом EN 60309 3м, 1-я группа розеток - 24xC13, 2-я группа розеток – 6xC19, предохранитель на каждом "банке" розеток (всего 6 предохранителей), 3x32А (22кВт); 4 х адаптер с монтажной кнопкой для крепления PDU серии IP-BA к держателю DP-RP-VM-15/xx; 2 x кабельный ввод с двойной щеткой, состоит из двух частей (отверстие 300x100мм); 2 x круглый кабельный ввод со щеткой, диаметр 4" (100 мм)) – 2 шт. 
Рабочие станции:
  • Рабочая станция Smart Office (Supermicro SYS-7049P-TRT 4U/2xXeon Gold-6230R/DDR4 12x64GB/SATA-III 16Tb/SSD 1Tb/SSD 4Tb/RTX A5000 24Gb/2x1200W/kb+ms) - 1шт 
  • Рабочая станция Smart Office (Supermicro SYS-7049P-TRT 4U/Xeon Gold-6230R/DDR4 6x64GB/SATA-III 8Tb/SSD 1Tb/SSD 2Tb/Quadro T600 4GB/kb+ms/2x1200W) - 3шт 
  • Рабочая станция Smart Office (Gigabyte Z690 GAMING X/i9-12900KF/DDR5 2x16Gb/SATA-III 2Tb/SSD 1Tb/DVD-RW/RTX3080 10GB/kb+ms/MidiTower 800W) - 3шт 
  • Монитор 27" Philips 27E1N5600AE/00 Black (IPS, 2560x1440, 178°/178°, 300 cd/m, 1000:1, 1 ms, 75Hz, HDMI, DP, 4xUSB, USB-Type C, MM) (27E1N5600AE) - 14шт 
Итого: 5 Intel® Xeon® Gold 6230R (26cores, 2.10 GHz, от 1,7TFlops) + 3 Intel® i9-12900KF (16cores, 3.20 GHz, от 1,6TFlops) + 1 RTX A5000 24Gb (27.7 TFlops) + 3 Quadro T600 4GB (1,7 TFlops) + 3 RTX 3080 10GB (29,8 TFlops). Итого от 135,5 TFlops.

Применение вычислительного оборудования и программных комплексов ЦКП «ВММ» позволяет решать следующие задачи:
  • Разработка новых материалов: Создание материалов с уникальными свойствами, такими как высокая прочность, легкость, устойчивость к коррозии и специальные электромагнитные характеристики. Это включает в себя поиск новых соединений и фазовых переходов. 
  • Оптимизация существующих материалов: Улучшение характеристик уже известных материалов, таких как увеличение их срока службы, повышение эффективности и снижение затрат на производство. 
  • Моделирование и симуляция многокомпонентных систем: Использование вычислительных методов для предсказания поведения сложных многокомпонентных материалов, что требует разработки новых алгоритмов и методов для учета взаимодействий между различными компонентами. 
  • Повышение скорости и точности расчетов: Разработка более быстрых и точных вычислительных методов, таких как машинное обучение и искусственный интеллект, для оптимизации процесса моделирования.
  • Учет неидеальных условий: Моделирование материалов в условиях, приближенных к реальным, включая влияние дефектов, границ зерен и внешних факторов, таких как температура и давление. 
  • Экологическая устойчивость: Исследование и разработка экологически чистых и устойчивых материалов, а также оценка их жизненного цикла и воздействия на окружающую среду. 
Услуги ЦКП «ВММ»:
Сотрудники центра коллективного пользования «Вычислительное материаловедение и моделирование функциональных материалов с заданными свойствами» выполняют:
  • Моделирование и разработка цифровых двойников; 
  • Расчет свойств материалов при помощи квантово-механических расчетов, молекулярной механики, машинного обучения; 
  • Расчет прочности и долговечности конструкций и изделий; 
  • Составление баз данных материалов
.