ВТКС01. Физические основы вычислительной техники

ВТКС01. Физические основы вычислительной техники

Генезис ВТ на основе передовых физических процессов сбора, записи, обработки,
передачи и представления информации
0 поколение ЦВТ. Эпоха механических устройств (7 тыс лет - 1939)
Аналоговые вычислители (интеграторы)
1945- 1 поколение ЦВТ. Магнито-электрическая и ламповая электроная база
1955- 2 поколение. Полупроводниковая электроная база
1965- 3 поколение. Интегральные схемы ИС
1975- 4 поколение. Интегральные схемы средней интеграции СИС
1985- 5 поколение. Интегральные схемы большой степени интеграции БИС
1995- 6 поколение. Интегральные схемы свехбольшой степени интеграции СБИС
2005- Современный компьютер - гетерогенная сеть. Сеть - это компьютер.

Механические устройства (пульт, диски, клавиатуры, принтеры)
Электронные устройства (дискретные элементы, ИС, СИС, БИС, СБИС)
Оптические устройства (лазерные устройства, CD/DVD, оптоволокно сетей)
Нейроустройства (нейроплаты сопроцессоров, персептроны, нейросети, )
Молекулярные устройства (мезотроника, биоэлектроника, )
Квантовые устройства (дешифраторы, квантовые процессоры, квантовые сети)

Вещество, энергия, информация - важнейшие сущности нашего мира.
Информация и информационные процессы. Информация в истории общества.
Двоичное кодирование информации. Бит. Байт. Единицы измерения информации.
Информация - первичное понятие информатики. Обработка информации.
Кодирование информации электрическими сигналами. Электронный ключ.
Вентиль "не". Вентиль "или-не". Обозначение вентилей. Процессор.
Элемент памяти (триггер). Память. Взаимодействие процессора и памяти.
Поколения ЭВМ. Изготовление микросхем.
Краткая история вычислительной техники. Основные компоненты ЭВМ.
Встроенные ЭВМ. Персональные ЭВМ.

Виды вычислительных машин. Представление информации физическими сигналами.
Виды обрабатываемых физических сигналов. Аналоговые и цифровые вычислительные
машины. Сигналы потенциального и импульсного типа. Синхронизирующие сигналы.
1. Элементы физики полупроводниковых приборов: физические явления в p/n
переходе. Биполярный транзистор. Полевой транзистор. Оптоэлектронные приборы.
Контакты металл-полупроводник. Омический контакт и барьер Шоттки. Полевой
транзистор (ПТ) с управляемым p/n переходом. ПТ с барьером Шоттки. Структура
металл-окисел-полупроводник (МОП). МОП-конденсатор. Комплементарные
полупроводниковые приборы со структурой металл-окисел-полупроводник
(КМОП-структура). Микроэлектроника и интегральные схемы (ИС). Уровень
интеграции ИС, БИС, СБИС. Цифровые ИС на БТ, ИС на ПТ, МОП СБИС.

Элементы цифровой техники на полупроводниковых элементах:
2.Реализация логических операций на транзисторах и микросхемах.
Схемы "не", "и", "или", дифференцирующая цепочка, линия задержки.
3.Составные схемы "и-не", "или-не", "и-или-не", триггер. Реализация
функций памяти на транзисторах и ИС.
4.Регистры, последовательный и параллельный код передачи данных.
Шифраторы и дешифраторы. Шины адресов и данных.

Структура и функции основных элементов IBM PC:
5.Классификация устройств памяти. Адресная, ассоциативная, стековая организация.
ПЗУ, ППЗУ и ОЗУ на ИС.
6.Материнская плата. Центральный процессор, микросхемы памяти. ПЗУ ОС, ОЗУ,
платы расширения, КЭШ-память. Шины передачи данных. Адаптеры периферийных
устройств. Архитектура процессоров X-86. Интерфейс ввода-вывода.

Структура и функции внешних устройств IBM PC
7. Физические принципы работы монитора: электронно-лучевая трубка, средства
управления изображением на экране. Плата видеоадаптера, знакогенератор монитора,
видеопамять.
8. Современные устройства ввода-вывода информации. Физические принципы работы
мыши, принтера (матричного, лазерного, струйного), сканера, модема.
9. Физические принципы магнитной записи. Накопители на жестких и гибких
магнитных дисках. Современные системы мультимедиа: магнитные носители на CD,
магнито-оптические диски, магнитные диски на основе эффекта Бернули (zip),
ввод и вывод аудио- и видеоинформации. Сетевая плата и архитектура локальных
и глобальных сетей сетей.

Виды самостоятельной работы студента:
1. Работа с литературой, конспектами лекций и описаниями лабораторных работ.
2. Подготовка к лабораторным работам.
3. Оформление отчетов по лабораторным работам.

4. Перечень литературы и средств обучения
Литература:
1. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. - М., 1976.
2. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. - М., 1983.
3. Перлецкий Я.А., Рыбаков Ю.П. Электродинамика. - М., 1990.
4. Матвеев А.Н. Атомная физика. - М., 1989.
5. Суханов А.Д. Лекции по квантовой физике. - М., 1991.
6. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики, т.3. - М., 1972.
7. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. - М., 1981.
8. Базаров И.П., Геворкян Э.В., Николаев П.Н. Термодинамика и
статистическая физика. - М., 1986.
9. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике,
т.1-8. - М., 1967.
10. Нортон П., Сандлер К., Баджет Т, Персональный компьютер изнутри,
М.Бином, 1995.
11. Каган Б.М., Электронные вычислительные машины и системы,
М.,Энергоатмиздат, 1991.

Физические основы электроники
основы электроники: элементная база электронных устройств, источники вторичного
электропитания, усилители и генераторы электрических сигналов, линейные и
нелинейные преобразователи сигналов, импульсные устройства; основы цифровой
электроники: логические функции и логические элементы; комбинационные и
последовательностные логические схемы; сопряжение аналоговых и цифровых
устройств; ЦАП и АЦП; запоминающие устройства; программируемые логические
интегральные схемы; микропроцессорные средства: архитектура, система команд;
организация ввода-вывода; периферийные устройства; микропроцессы в
измерительной технике и управлении

Системы отображения информации
Быстрое совершенствование СОИ, расширение их функциональных возможностей
связано в последние годы с появлением новых физических принципов преобразования
данных в визуальную форму, использованием в составе СОИ микроЭВМ в качестве
управляющих устройств, развитием специального математического обеспечения
дисплеев. Наряду с перспективными матричными индикаторами ( газоразрядными,
электролюминесцентными, жидкокристаллическими и т.п. ) в технике отображения
продолжают быстро развиваться и традиционные дисплеи на базе
электронно-лучевых трубок (ЭЛТ). Повышение разрешающей способности ЭЛТ,
широкое применение цветных трубок открывают новые возможности для специалистов,
особенно в области машинной графики. На базе процедур взаимодействия с
графическим дисплеем реализуется общение с персональными компьютерами
широкого круга пользователей, в том числе не имеющих специальной подготовки.
Повышение уровня автоматизации процессов производства и управления приводит
к возрастанию роли человеческого фактора в современных системах управления. В
этих условиях одной из основных проблем становится организация эффективного
информационного взаимодействия человека с ЭВМ. В решении этой проблемы важное
место отводится средствам и системам отображения информации. В соответствии с
этим в подготовке инженеров по специальности <Авиационные приборы и
измерительно-вычислительные комплексы> существенное место должно отводиться
изучению методов и средств отображения информации. Дисциплина <Системы
отображения информации> имеет целью изложить основные сведения по индикаторным
элементам, устройствам отображения информации, рассмотреть классификацию
структур и состав систем отображения информации, а также способы их связи
с ЭВМ и основы программного обеспечения.

Теория биотехнических систем
Определения, свойства биотехнических систем, история развития; системный
подход при сопряжении элементов живой и неживой природы; особенности
биологических систем управления; бионические принципы синтеза биотехнических
систем; бионическая методология изучения живых организмов; классификация
биотехнических систем по их целевой функции; биотехнические системы
эргатического типа, метод по-этапного моделирования; биотехнические
измерительно- вычислительные системы медицинского назначения, мониторные
и скрининг системы, системы лечебно-терапевтического назначения; системы
временного и длительного замещения функций живого организма; биотехнические
системы управления состоянием и поведением живого организма; биотехнические
комплексы с использованием животных.

ФИЗИКА
Материя - объективная реальность. Материя и движение. Физика - наука о
природе и формах движения материи. Роль физики в природоведении. Общие понятия
физики и методы физического исследования (опыт, наблюдение, модель, теория).
Место эксперимента в физическом исследовании. Понятие численного эксперимента
в физике. Современная физика и вычислительная математика.

МЕХАНИКА. Предмет и задачи механики.
Основные понятия и законы классической механики. Материальная точка,
пространство, время. Тело отсчета, система отсчета. Кинематика, материальная
точка. Кинематика вращательного движения.
Динамика материальной точки.
Виды взаимодействия в природе. Сила, масса. Законы динамики Ньютона.
Уравнение движения материальной точки и начальные условия.
Движение системы материальных точек (частиц).
Импульс частиц. Импульс системы частиц. Закон изменения и закон сохранения
импульса системы. Движение центра масс. Реактивное движение. Уравнение
Мещерского. Закон изменения и закон сохранения момента импульса. Закон
сохранения энергии системы. Роль законов сохранения в познании природных
явлений и процессов. Движение в центрально-симметричном поле.
Динамика твердого тела.
Уравнение движения твердого тела. Тензор инерции. Движение тела с закрепленной
точкой.
Релятивистская механика.
Принципы относительности в классической и релятивистской механике. Постулаты
Эйнштейна. Релятивистская кинематика. Преобразования Лоренца. Следствия из
преобразований Лоренца. Неодновременность событий в пространственно
разделенных точках для разных инерциальных систем; сокращение длин в
движущейся системе координат; сокращение длительности процесса; правила
сложения скоростей. Релятивистская динамика. Импульс, масса, уравнение
движения. Энергия. Кинетическая и полная энергия релятивистской частицы.
Связь массы и энергии.
Основы механики сплошной среды.
Непрерывность физических величин, описывающих состояние сплошной среды.
Механика упругого твердого тела. Упругие свойства изотропных твердых тел.
Элементы теории упругости. Объемные и поверхностные силы. Тензор напряжений.
Тензор деформаций. Обобщенный закон Гука. Уравнения движения для элемента
объема твердого тела. Граничные условия. Формулирование типовых задач
динамичной теории упругости.
Гидродинамика: идеальная жидкость, уравнения движения идеальной жидкости.
Движение жидкости с внутренним трением. Движение тел в жидкостях и газах.
Колебательные и волновые процессы.
Собственные колебания. Уравнение собственных колебаний и его решения для
разных колебательных систем. Затухающие колебания. Коэффициент затухания,
декремент. Вынужденные колебания. Резонанс. Наложение колебаний. Волновые
процессы. Уравнение волны. Скорость распространения волны. Длина волны.
Волновое уравнение. Упругие волны и их свойства. Ультразвук и его применение.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
Предмет молекулярной физики. Объект изучения в молекулярной физике -
макроскопическое состояние вещества - системы, состоящих из большого числа
макроскопических частиц (молекул). Статистический и термодинамический методы
исследования в молекулярной физике. Основные свойства молекул как элементов
макроскопических систем. Масса, размер молекул. Макроскопические параметры
вещества.
Идеальный газ.
Модель идеального газа. Уравнения состояния макроскопической системы.
Уравнения Клапейрона-Менделеева. Процессы в макроскопических системах.
Равновесные и неравновесные процессы в газе. Процессы в идеальном газе и их
графическое изображение. Реальный газ.
Основы термодинамики.
Внутренняя энергия. Механическая работа. Теплообмен. Первый закон термодинамики.
Теплоемкость. Термодинамические соотношения для идеального газа. Второй закон
термодинамики. Циклические процессы. Обратимые и необратимые процессы.
Формулировки второго закона термодинамики. Энтропия - функция состояния
макроскопической системы. Термодинамические потенциалы.
Элементы статистической физики.
Основная задача статистической физики. Понятия теории вероятности.
Статистическое распределение и расчет макроскопических параметров системы.
Распределение Больцмана. Распределение Максвелла. Распределение Гибса. Решение
уравнения состояния идеального газа статистическими методами.
Явления переноса в макроскопических системах.
Диффузия. Уравнение Фика. Теплопроводность. Уравнение Фурье. Вязкость.
Уравнение Ньютона для силы трения в среде. Коэффициенты диффузии,
теплопроводности и вязкости для идеального газа и связь между ними.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО
Основные определения и понятия электричества. Электростатическое поле.
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Напряженность и потенциал
электрического поля. Основные уравнения электростатики в вакууме.
Электростатическое поле в веществе. Проводники в электрическом поле.
Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации, вектор электрической индукции.
Основные задачи электростатики. Емкость проводников и конденсаторов.
Конденсатор - накопитель электрических зарядов и элементы радиотехнических
цепей.

Законы постоянного тока.
Условия существования тока. Электродвижущая сила источника тока. Электрическое
напряжение. Разность потенциалов. Закон Ома для участка цепи с источником тока.
Расчет цепей постоянного тока. Правила Кирхгофа. Примеры.

Постоянное магнитное поле.
Магнитное поле тока и движущихся электрических зарядов. Поле тороида, соленоида.
Магнитный момент. Действие магнитного поля на магнитный момент. Магнитное поле
в веществе. Вектор намагничения. Магнитная проницаемость вещества.
Ферромагнетики, их свойства и применение.

Взаимное превращение электрических и магнитных полей.
Электромагнитная индукция. Явление самоиндукции. Индуктивность, катушка -
накопитель магнитной энергии и элементы радиотехнических цепей. Ток смещения.
Уравнение Максвелла. Электромагнитные волны, их свойства и применение.

Электронные свойства твердых тел.
Элементы зонной теории твердого тела. Электропроводность проводников и
полупроводников с точки зрения зонной теории. Электронная и дырочная
проводимость. Электронные явления при контакте двух полупроводников, p-n,
переход и его свойства.

ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Предмет радиотехники и радиоэлектроники.
Радиотехнические сигналы и цепи.
Классификация сигналов. Линейные элементы радиотехнических цепей. Методы
расчета линейных цепей. Четырехполюсники. Фильтры электрических сигналов.

Активные и нелинейные элементы цепей и их характеристики.
Биполярный транзистор. Полевой транзистор. Интегральные микросхемы. Анализ
нелинейного элемента с нагрузкой. Эквивалентные схемы элементов, границы их
применения. Радиоэлектронные приборы.

Усилители электрических сигналов.
Структурная схема усилителей. Принципиальная схема простейшего усилителя на
транзисторах. Обратная связь в усилителях. Операционный усилитель и схемы на
его основе.

Генераторы электрических колебаний.
Условия возбуждения генераторов. RC-генератор. Генератор импульсов
(мультивибратор).

Ключевые электронные схемы на биполярном и полевом транзисторе.
Принцип действия и диаграмма работы.

ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН (ЭВМ)
Назначение, история развития, структура и принцип действия ЭВМ.

Элементы и узлы цифровых электронных приборов.
Логические элементы "И", "ИЛИ", "НЕ", "ИЛИ-НЕ" - преобразователи логической
информации. Логические интегральные микросхемы - элементная база узлов ЭВМ.

Устройства памяти.
Структура памяти ЭВМ (постоянное запоминающее устройство - ПЗУ, оперативное
запоминающее устройство - ОЗУ, дисковые запоминающие устройства). Триггер -
элементарная ячейка памяти. Магнитные запоминающие устройства. Комбинационные
цифровые устройства. Сумматор. Шифратор и дешифратор. Счетчики импульсов.
Компаратор.

Устройства визуального отображения информации.
Сегментные индикаторы. Дисплей. Устройство и принцип действия.

Новые достижения и перспективы развития ЭВМ.
КЛАССИЧЕСКАЯ И КВАНТОВАЯ ОПТИКА Интерференция волн.
Когерентные волны. Оптические квантовые генераторы - источники когерентного
монохроматического излучения и их применение.

Дифракция волн.
Математическое формулирование задач дифракции волн. Дифракция Френеля и
Фраунгофера. Дифракционная решетка. Понятие о голографии.
Дисперсия и поляризация света.

Квантовые свойства света.
Тепловое излучение и его законы. Фотоэффект. Фотоны.

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА И ФИЗИКИ АТОМОВ
Двойственная теория материи.
Примеры. Гипотеза де Бройля. Волновые свойства частиц. Уравнение Шредингера.

Математический аппарат квантовой механики.
Постулаты квантовой механики. Операторы основные физических величин. Расчет
среднего значения физической величины. Связь экспериментальных результатов с
расчетами квантовой механики. Соотношения неопределенности.

Атом водорода.
Квантовомеханический расчет атома водорода. Спектры излучения атома водорода.

Формулирование квантомеханической задачи многоэлектронных атомов.
Физика многоэлектронных атомов. Периодическая система элементов Менделеева.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ФИЗИКИ Фундаментальные проблемы.
Физика ядра и космоса. Элементарные частицы. Прикладные проблемы в физике.
Формулирование задач фундаментальной физики для их решения на ЭВМ.

Физические основы микроэлектроники
Физика и техника микроволновой связи.
Физика и техника электромагнитных волн различных диапазонов.
Математические методы в радиофизике, электродинамике, передаче и обработке
информации. Методы и средства радиофизических измерений.
Основы спектроскопии Приемо-передающие и антенно-фидерные системы.
Взаимодействие акустических и электромагнитных волн с различными средами
и веществами. Использование электромагнитных волн для связи, диагностики,
интроскопии, контроля окружающей среды.

511602. Прикладная метрология.
Общая метрология, измерения параметров радиотехнических сигналов и цепей,
квантовые стандарты времени и частоты, измерения физических характеристик
твердых тел, гидроаэрофизические измерения, метрология ионизирующих излучений.
Государственные и международные стандарты и эталоны основных единиц для
важнейших видов измерений, использованием средств измерений высшей точности.
511603. Прикладные электродинамика и информатика.
Алгебраические коды. Теория случайных процессов. Теория и методы передачи
информации. Электродинамика оптического и микроволнового диапазонов спектра.
Теория радиолокации и радиосвязи, антенны и элементы СВЧ, приемные и
передающие устройства СВЧ. Теория и компьютерные методы обработки информации
в радиотехнических системах реального времени. Программно - алгоритмическое
обеспечение.
511604. Оптические информационные технологии.
Физические основы генерации излучения и регистрации приёма электромагнитных
волн оптического диапазона. Физические механизмы взаимодействия
электромагнитного излучения со средой. Лазерные информационные устройства.
Основы голографии, голографические запоминающие устройства. Элементы
радиооптики. Нейрокомпьютерные методы обработки информации.
Современные теории и математические методы исследований систем оптической
обработки информации.
511605. Электронные вычислительные машины. Вычислительная техника.
Принципы построения, логические элементы и узлы ЭВМ. Организация и структура
ЭВМ. Основы проектирования БИС. Организация вычислительных процессов, основы
системного и логического программирования. Языки программирования высокого
уровня (С++ и Java). Операционные системы, компиляторы, системы мультимедиа.
Архитектура и структура универсальных и специализированных вычислительных
систем. Сетевые технологии. Основы цифровых систем коммуникации.
Волоконно-оптические системы коммутации и коммуникации в вычислительных
системах. САПР элементов, узлов и вычислительных систем.
511606. Нейронные сети и нейрокомпьютеры.
Теория нейронных сетей как алгоритмическая база нейрокомпьютеров.
Нейроматематика и нейросетевые алгоритмы. СБИС - нейрочипы, адекватные
нейросетевым алгоритмам. Нейрокомпьютеры - вычислительные системы на этой базе.
Применение нейрокомпьютеров для решения актуальных задач науки и техники.
511607. Радиолокационные и управляющие системы.
Радиоэлектронные, оптико-электронные и ультразвуковые локационные и
коммуникационные системы для бортовых и стационарных объектов. Методы и
средства искусственного интеллекта, алгоритмы обработки сигналов, изображений,
распознавания образов и автоматического управления. Принципы создания
малогабаритной аппаратуры на основе многоэлементных и многоканальных сенсоров,
микропроцессоров и БИС микроэлектронной технологии. Физическое и математическое
моделирование и автоматизированное проектирование указанных систем.
511608. Системы обработки информации и управления .
Методы оптимизации архитектуры и моделирования сложных информационных систем,
синтез и анализ алгоритмов обработки информации, методы теории вероятностей и
случайных процессов, теория информации и статистических решений, теория и
техника радио - и оптической локации.
511609. Управление в технических и организационных системах.
Теория случайных процессов, функциональный анализ и их приложения. Теории
алгоритмических моделей в процессах управления, математические методы
исследования процессов управления в технических, организационных и
социально-экономических системах. Методы организации вычислений на
современных ЭВМ, теория и практика системного программирования, Сети ЭВМ.
Инструментальные средства программирования.
511610. Концептуальный анализ и концептуальное проектирование .
Концептуальный (понятийный) анализ современных социально-экономических
процессов. Синтез теорий предметных областей естественнонаучного, технического
и гуманитарного профиля, проектирования и создания организационных систем и
методов управления, позволяющих решать сложные прикладные проблемы. Структурная
математика Н. Бурбаки, системный анализ, теория систем, методы управления,
анализа и проектирования сложных систем. Концептуальное мышление как средство
решения практических задач построения организационных и управляющих систем.

Факультет общей и прикладной физики (ФОПФ) http://www.dgap.mipt.ru

511611. Физика низких температур.
Теория и современные экспериментальные методы физики низких температур.
Термодинамика низких температур. Техника низких температур. Квантовые жидкости
и квантовые кристаллы. Сверхтекучесть. Свойства сверхтекучего гелия.
Сверхпроводимость. Низкотемпературный магнетизм. Магнетизм гелия. Физика
металлов и электронные явления в твердых телах.

511612. Теоретические проблемы физики элементарных частиц.
Физика элементарных частиц. Квантовая механика атомных ядер. Квантовая
электродинамика и теория поля. Электрослабые взаимодействия. Кварковая
структура адронов. Проблема перенормировки в теории калибровочных полей.
Проблемы экспериментальной ядерной физики.

511613. Проблемы теоретической физики.
Сверхпроводимость и сверхтекучесть. Физика твердого тела. Статистическая
физика и кинетика. Электродинамика сплошных сред. Теоретические проблемы
астрофизики. Теория космического излучения. Общая теория относительности
и релятивистская астрофизика. Квантовая механика ядер и ядерных реакций.
Теория фундаментальных взаимодействий. Гравитация. Ядерная электроника и
проблемы регистрации ядерных излучений. Диаграммные и вычислительные методы
теоретической физики.

511614. Физика твердого тела .
Теоретические и экспериментальные методы физики твердого тела. Физика
кристаллов, металлов, и полупроводников. Дефекты в кристаллических и
неупорядоченных системах. Актуальные проблемы физики конденсированного
состояния. Техника физического эксперимента и измерений. Ядерно-физические
и нейтронные методы. Рентгеноструктурный анализ диэлектриков и полупроводников.
Синхротронное излучение. Математические методы обработки данных.

511615. Физика высоких энергий
Физика атомного ядра. Физика элементарных частиц. Квантовая хромодинамика.
Теория фундаментальных взаимодействий. Феноменология физики высоких энергий.
Экспериментальная физика ядра и частиц высоких энергий. Способы регистрации
частиц, детекторы и методики измерений и автоматической обработки
экспериментальных данных. Использования ядерно-физических методов в физике
твердого тела, биологии и медицине.

511616. Радиофизика.
Проблемы современной радиофизики. Специальные главы теории колебаний и
статистическая радиофизика. Излучение и распространение электромагнитных
волн в случайных средах. Физика и техника высокоэнергетических пучков
радиоволн. Прикладные задачи радиофизики: космическая радиолокация, проблемы
передачи информации. Цифровые методы обработки СВЧ-сигналов.

511617. Квантовая радиофизика.
Физическая оптика. Квантовая и нелинейная оптика. Атомная и молекулярная
спектроскопия. Спектроскопия твердого тела. Рентгеновская спектроскопия
плазмы. Экспериментальные методы квантовой радиофизики. Физика лазерного
излучения. Внутрирезонаторная лазерная спектроскопия. Проблемы создания
лазеров с уникальными оптическими и энергетическими характеристиками.

511618. Моделирование ядерных процессов .
Нерелятивистская теория столкновений и ядерные реакции. Механические,
теплофизические и гидравлические проблемы ядерных систем. Проблема критичности
ядерных систем. Задачи радиационной защиты (лабораторное и компьютерное
моделирование). Бенчмарк-эксперименты. Численные сеточные и статистические
методы решения задач переноса ядерного излучения в различных средах.
Моделирование процессов в сложных ядерных объектах. Системы ядерных данных
и создание библиотек для моделирования ядерных процессов и технологий.
Методики и системы тренинга для подготовки обслуживающего персонала.
Использование компьютерных технологий: методы визуализации виртуальной
реальности, архитектура вычислительных систем и распределенная обработка
данных, сетевые технологии.

511619. Акустика и физика гидрокосмоса.
Теория распространения и дифракция волн в случайных средах. Физическая
акустика. Нелинейные процессы в акустике. Источники звука. Шумы, вибрации
и методы борьбы с ними. Акустические технологии и методы исследования
вещества. Статистическая обработка сигналов. Проблемы прикладной акустики.
Акустические поля в случайно неоднородном океане. Методы гидрофизического
мониторинга Мирового океана.

511620. Системная интеграция и менеджмент.
Основы менеджмента проектов. Системы управления электронными документами.
Основы автоматизированного инжиниринга. Методы извлечения и обработки данных.
Визуализация информации. Нейросетевые технологии. Информационные технологии
и рыночные структуры. Управление корпорациями, КИС и СУБД. Защита информации.
Методология работы системного интегратора.

Факультет аэрофизики и космических исследований (ФАКИ) http://www.faki.mipt.ru

511621. Физика океана и атмосферы.
Теоретические и экспериментальные методы исследования атмосферы и океана.
Динамика и энергетика океанических и атмосферных полей. Гидроакустика, оптика
атмосферы и океана. Теоретическая и геофизическая гидродинамика. Теория волн
вихрей и течений. Основы теории климата. Численное и лабораторное моделирование
явлений и процессов, протекающих в земной атмосфере и в мировом океане. Методы
и средства натурных измерений в научных экспедициях в мировом океане.
Прибрежная океанология. Основы физической океанографии. Взаимодействие
атмосферы и океана.

511622. Физика взаимодействия геосфер и экология Земли .
Теоретические и экспериментальные методы исследования явлений и процессов,
протекающих в твердых, жидких и газообразных природных средах в широком
диапазоне нагрузок и скоростей деформирования. Геомеханика и
напряженно-деформированное состояние земной коры, динамические процессы
в глубинных областях Земли и во внешних геосферах. Газовая динамика и
электродинамика атмосферно-ионосферно-магнитосферных взаимодействий.
Сейсмология, физика взрыва, экология Земли. Природные и техногенные
катастрофические явления.

511623. Космические летательные аппараты.
Общая теория прочности тонкостенных конструкций, статистическая динамика
деформируемых конструкций. Теоретическая и физическая газовая динамика,
теория пограничного слоя. Тепловая защита элементов конструкций технических
устройств, находящихся под воздействием повышенных тепловых и динамических
нагрузок. Экспериментальные и численные методы решения прочностных,
динамических тепловых и сопряженных задач элементов конструкций космических
летательных аппаратов.

511624. Управление движением, динамика космического полета, навигация .
Теория автоматического и оптимального управления, небесная механика,
теоретические и численные методы решения задач оптимизации и оптимального
управления сложными техническими системами. Системы навигации и управления
движением ракет- носителей, орбитальных и межпланетных космических станций,
космических аппаратов для исследования планет солнечной системы. Основы
проектирования сложных технических систем (РКС и ОС). Применение методов
решения задач оптимизации и оптимального управления в экономике и финансах.

511625. Космические информационные системы. Связь, навигация и дистанционное
зондирование .
Теоретические и прикладные вопросы микроэлектроники оптического и СВЧ
диапазонов спектра, системотехнические проблемы применения оптических и
СВЧ устройств в космических системах наблюдения, навигации и связи,
программно-алгоритмическое обеспечение проектирования и функционирования
бортовых и наземных подсистем, использование современных компьютерных
технологий при создании и эксплуатации информационных систем различного
назначения. Современные геоинформационные системы. Применение космических
систем для дистанционного зондирования околоземного космического пространства,
атмосферы, суши и водных пространств, специальные задачи дистанционного
зондирования.

511626. Математическое и экспериментальное моделирование процессов в механике,
гидродинамике и биомеханике.
Механика жидкости и газа, математические модели сложных механических и
гидродинамических систем, сопряженные задачи тепло и массо-обмена, методы
решения нелинейных задач современной аэрофизики и гидромеханики. Численное
и лабораторное моделирование. Применение вычислительных методов в механике,
гидродинамике, медицине и биомеханике.

511627. Тепло- и электрофизика современных энергетических устройств.
Космическая энергетика .
Экспериментальные и расчетно-теоретические методы решения задач газовой
динамики, тепло и массообмена в современных высокоэнергетических установках,
в том числе, в ракетных двигателях, различающихся как по виду источника
энергии (химические, электрические, ядерные, лазерные, солнечные), так и
по исходному агрегатному состоянию рабочего тела (газовые, жидкостные,
твердотопливные, гибридные). Принципы создания перспективных энергетических
устройств космического базирования.

511628. Современные проблемы физической механики.
Физика идеальной низкотемпературной и неидеальной плазмы, термодинамические
и кинетические свойства, теория и экспериментальные методы исследования
турбулентности в потоках жидкости, газа и плазмы, экспериментальные методы
диагностики высокотемпературных сред. Процессы, сопровождающие движение ракет
и спускаемых космических аппаратов в атмосферах планет, численное моделирование.
Техника и методика современного аэрофизического эксперимента. Комплексное
моделирование газодинамических и тепловых нагрузок при проектировании
перспективной космической техники межпланетные космические станции,
посадочные блоки и т.п.

511629. Физическая металлургия.
Физика металлов и расплавов, физико-химическая газовая динамика процессов,
сопровождающих современные технологии электрической и газовой сварки, физика
прочности сварочных соединений. Концентрированные источники энергии. Проблемы
проектирования перспективных установок и создания новых технологий для
получения металлов и их сплавов с заданными физико-химическими свойствами.

Факультет молекулярной и биологической физики (ФМБФ) http://www.bio.mipt.ru

511630. Химическая физика .
Элементарные атомно-молекулярные процессы, определяющие макроскопические
химико-физические явления. Кинетика, энергетика и динамика неравновесных
химических процессов. Процессы миграции и преобразования энергии на
атомно-молекулярном, меж- и внутримолекулярном уровнях. Химическая физика
атмосферы и космохимические процессы. Химическая физика поверхности и
конденсированного состояния. Процессы горения, взрыва и детонации.
Экологические проблемы химической физики. Химическая физика низких
температур и макроскопические квантовые явления (туннельные реакции),
кинетика и динамика макроскопических когерентных кооперативных явлений.
Нетрадиционная (фрактальная) кинетика физико-химических процессов.
Бифуракционные режимы поведения физико-химических систем.

511631. Физика и химия плазмы.
Теоретические и физико-технические проблемы высокотемпературной плазмы и
управляемого термоядерного синтеза. Физика релятивистских электронных пучков
и потоков заряженных частиц сверхвысокой интенсивности. Физика химические
активной неравновесной плазмы и процессов взаимодействия плазменных потоков
с твердым телом. Водородная энергетика и плазменные технологии.

511632. Физика высокотемпературных процессов .
Термодинамические свойства веществ и сред при высоких температурах и плотностях.
Теплофизика импульсных взаимодействий потоков энергии (излучения, частиц) с
веществом, включая поведение материалов и конструкций в условиях экстремально
высоких давлений и температур. Проблемы теории неидеальной плазмы, физики
фракталов и кластеров. Магнитная гидродинамика, детонационные и взрывные
ударные волны. Проблемы интенсификации тепло- и массообмена в пористых и
щелевых структурах, а также процессов горения и детонации в высокоскоростных
газодинамических потоках.

511633. Физическая и химическая механика сплошных сред .
Механика турбулентных течений газов и неравновесных химических реагирующих
сред. Газовая динамика дисперсных многофазных систем. Механика неньютоновых
жидкостей и сыпучих сред. Физико-химические проблемы теории прочности и
механики разрушения материалов. Вычислительная физико-химическая механика.
Компьютерное моделирование макрокинетики физико-химических процессов и
явлений в геофизике, энергетике и экологии.

511634. Физика полимеров и композиционных материалов .
Физика упорядоченных (кристаллических) и неупорядоченных (аморфных) твердых
полимерных, не полимерных тел и композиционных материалов. Проблемы
химико-физической кинетики и макрокинетики процессов образования и
превращения полимеров и композиционных материалов. Физико-химические
механизмы и пути создания полимерных и композиционных материалов со
специальными свойствами - электрофизическими, оптическими, термостойкими,
реологическими, прочностными, конструкционными и т.п. Проблемы
макромолекулярного дизайна. Экологические проблемы использования и утилизации
полимерных и композиционных материалов.

511635. Физика супрамолекулярных систем .
Молекулярная динамика химических реакций и супрамолекулярная фотоника.
Структура и динамика супрамолекуряных систем. Квантовая теория супрамолекуряных
систем. Синергетика - принципы самоорганизации супрамолекуряных систем и
объектов нанофизики. Биомиметика - использование принципов структурной
организации супрамолекуряных биологических систем (например, фотосинтетического
или фоторецепторного типа) для создания новых эффективных и экологически
безопасных технологических процессов.

511680. Физика живых систем .
Физические процессы в живых системах, искусственных и биогибридных органах и
системах. Методы и способы экспериментального исследования, теоретического
описания и построения математических моделей биологических и искусственных
систем различных иерархических уровней организации. Механизмы регуляции и
управление процессами жизнедеятельности в системах биотехнологического и
биоинженерного назначения, в экологических и медико-демографических системах.
Прикладная биологическая и медицинская информатика. Современные проблемы
физики живых систем.

511681. Молекулярные биология и биофизика .
Молекулярные основы функционирования живых систем. Физика и химия
биомолекулярных взаимодействий. Физические и физико-химические методы
исследования биополимеров и живых систем на молекулярном и клеточном уровнях.
Генетическая инженерия, молекулярная иммунология и вирусология. Математическое
моделирование и информационное обеспечение в молекулярной биологии и биофизике.
Современные проблемы молекулярной биологии и биофизики.

511682. Физико-химическая биология и биотехнология.
Биоорганическая химия и биофизика макромолекул, молекулярных комплексов и
структур, в том числе биологических и искусственных мембран. Физика и
химия биомолекулярных взаимодействий. Инструментальные методы анализа в
физико-химической биологии и биотехнологии. Методы генетической и белковой
инженерии, молекулярной и клеточной иммунологии. Математическое моделирование,
методы хранения и обработки информации в физико-химической биологии и
биотехнологии. Проблемы современной физико-химической биологии и биотехнологии.

511683. Молекулярная физиология и биофизика .
Бионеорганическая химия. Биохимия и биофизика мембранных структур. Биофизика
клеточных процессов и сложных систем. Радиобиология. Экспериментальные методы
исследования в молекулярной физиологии и биофизике. Математическое
моделирование и прикладная информатика в молекулярной физиологии и биофизике.
Управление физиологическими процессами и возможности внешних управляющих
воздействий в функционировании живых систем и их подсистем. Современные
проблемы молекулярной физиологии и биофизики.

511684. Прикладные экология и биофизика.
Функциональная биофизика, биохимия и физиология. Физические и физико-химические
методы оценки состояния биологических объектов и окружающей среды. Специальные
главы теоретической и экспериментальной биологии, экологии и биофизики.
Математическое моделирование и информационные технологии в прикладной экологии
и биофизике. Современные проблемы прикладной биофизики, экологии и
природоохранной деятельности.

511685. Устойчивое развитие и экологическая безопасность .
Физические и физико-химические процессы самоорганизации и взаимодействия
сложных систем. Теоретическая и экспериментальная биофизика сложных систем.
Экспериментальные способы исследования и методы теоретического описания
развивающихся систем. Математическое моделирование и информационные технологии
в задачах обеспечения устойчивого развития и экологической безопасности.
Современные физико-химические, биофизические, технологические, информационные
и экономические проблемы обеспечения устойчивого развития и экологической
безопасности сложных систем. Обеспечение устойчивого развития и экологической
безопасности как междисциплинарная задача. Подходы к ее решению и прикладные
вопросы разработки технологий устойчивого развития и экологической безопасности
для эколого-экономических систем.

Факультет физической и квантовой электроники (ФФКЭ) http://www.ffke.mipt.ru
511636. Микроволновая электроника.
Основы вакуумной электроники. Физика эмиссионных явлений из твердых и жидких
тел. Физика и техника СВЧ излучения. Основы технологии электронных СВЧ приборов
малых и больших мощностей. Физика и техника электронных пучков. Методы
автоматического проектирования СВЧ приборов. Применение СВЧ приборов.

511637. Молекулярная электроника.
Физика диэлектриков, твердых и жидких электролитов, дополнительные главы физики
твердого тела. Молекулярная электроника, фотопреобразователи. Теоретические и
экспериментальные методы исследования переноса зарядов в электролитических
системах. Физические основы экологически чистых источников энергии.

511638. Твердотельная электроника .
Дополнительные главы физики твердого тела, твердотельная волновая электроника.
Фотоэлектрические и оптические процессы в полупроводниках. Физика и техника
полупроводниковых приборов. Сверхпроводимость, физические основы
сверхпроводниковой электроники.

511639. Фотоэлектроника .
Дополнительные главы физической электроники, оптоэлектроника. Физические основы
работы оптических формирователей изображений. Приемники оптического излучения.
Теоретические, экспериментальные и численные методы прикладного физического
анализа. Технология оптико-электронных приемников излучения, принципы их
проектирования.

511640. Физика и технологии микроэлектроники.
Физические основы микроэлектроники, оптоэлектроники и интегральной оптики.
Дополнительные главы физики твердого тела (полупроводники). МДП-структуры и
физические принципы работы приборов на их основе. Математическое моделирование
технологических процессов в микроэлектронике. Основы микросхемотехники.
Синхротронное излучение и его применение в микроэлектронике. Физика
наноструктур, нелинейные процессы в квантово-размерных структурах.
Современные методы спектроскопии металлов и полупроводников.

511641. Интегральные и компьютерные технологии.
Физико-технические основы субмикронных структур (СС) и приборов на основе
больших субмикронных интегральных схем (СБИС). Сквозное моделирование СС и
элементов СБИС, сквозные интеллектуальные САПР. Схемотехнические и
системотехнические проблемы использования СБИС в современных компьютерах.
Архитектура параллельных вычислительных систем и суперкомпьютеров и их
аппаратно-программное обеспечение.

511642. Волоконная и лазерная оптика.
Основы волоконной и интегральной оптики, нелинейные оптические явления в
волоконных и интегральных световодах. Физика и техника твердотельных и
волоконных лазеров. Волоконно-оптические приемники и усилители для регистрации
различных физических величин и полей.

511643. Физика и технология наноэлектроных приборов .
Физико-химические основы процессов микроструктурирования, легирования и
осаждения тонких пленок. Субмикронная литография. Физические основы, методы
моделирования и принципы создания субмикронных приборов, в том числе, больших
субмикронных интегральных схем (СБИС). Оптимизация технологических процессов
(маршрутов) создания СБИС.

511644. Высокопроизводительные вычислительные системы.
Физические основы и принципы хранения и обработки оптической информации.
Физико-технологические основы проектирования высокопроизводительных
вычислительных систем (ВВС). Архитектура ВВС. Методология и САПР ВВС.
Разработка программного обеспечения ВВС.

511645. Оптико-физические измерения.
Распространение электромагнитных волн в неоднородных и нестационарных средах.
Основы гидродинамики, физической кинетики и теории упругости. Взаимодействие
мощного лазерного излучения с веществом. Основы голографии и спектр -
интерферометрии. Основы оптической спектроскопии, томографии. Основы
инфракрасной техники. Приемники оптического излучения: твердотельные,
вакуумные, гибридные. Государственные и международные стандарты источников
электромагнитного излучения.

511646. Квантовая электроника и основы квантовых оптических систем.
Основы квантовой теории излучения, нелинейные явления в оптике и радиофизике.
Статистическая оптика. Физика и техника оптических квантовых генераторов.
Твердотельные и полупроводниковые лазеры. Газовые лазеры. Управление лазерным
излучением, лазерная интерферометрия. Теория резонаторов. Материалы квантовой
электроники. Приемники когерентного излучения и основы лазерной локации.

Теоретические исследования в области физики вычислительного процесса
И.В. Герасимов, д.т.н., профессор, Н.М. Сафьянников, к.т.н., доцент
Интерес к теоретическим исследованиям в области физики вычислительного
процесса вызван попыткой выяснения общих законов, которым удовлетворяет
преобразование информации на атомно-молекулярном уровне. К физическим основам
вычислительного процесса, прежде всего, относятся принципы, составляющие
физическое содержание исходных положений, формулируемых в виде аксиом
математической теории вычислений.
Аксиоматизация теории ставит в соответствие символьным переменным
параметры физической системы. Таким образом, преобразование (обработка)
информации является физическим процессом и, в конечном счете, подчинено
общефизическим законам.
Изучаются уникальные возможности использования для обработки данных
символьного типа физических явлений, сущность которых состоит не в законах
термодинамики, а в особенностях квантовой логики.
Создается системологическая платформа нового более общего базиса
компьютерного моделирования и соответствующей информационной технологии,
обеспечивающего продвижение в фундаментальных и прикладных исследованиях
в области естественных и технических систем.
Основным предметом исследования является сингулярно-волновой дуализм
информационных процессов в дискретно-событийных системах. Рассмотрение
проводится в рамках гипотезы о физической символьной системе. К числу
ключевых отнесены вопросы организации обратимых вычислений, поэтому
квантовая система удовлетворяет принципам, необходимым для реализации
обратной логики.
По мере усложнения дискретно-событийных систем все большее внимание
привлекают "неалгоритмические" волновые модели информационных систем с
привлечением аналогии с квантовой механикой.
К числу ключевых отнесены вопросы построения управляющих пространств
для асинхронных рекурсивных процессов, обладающих многоуровневой структурой,
в однородных средах с волновыми видами взаимодействия активных компонент.
Работа способствует развитию исследований по квантовой информации,
обеспечивая тем самым теоретический фундамент для волновых компьютерных
технологий не столь отдаленного будущего.

Публикации
1. Герасимов И.В. Мостовая время-импульсная квазианалоговая модель второго
рода для n-мерной системы линейных алгебраических уравнений. - Кибернетика,
№ 7. - 1973.
2. И.В. Герасимов, С.В. Родионов. О возможности применения метода структурных
чисел для синтеза функциональных преобразователей на основе элементов с
линейно-управляемым параметром // Изв. ЛЭТИ: Сб. научн. тр. /Л., 1980. -
Вып. 278.
3. И.В. Герасимов, Б. Рачев, О. Фархи. К вопросу об управлении спектральной
плотностью генерируемого морского волнения при мореходных испытаниях судов
/ Сб. научн. тр. межд. конф. "Мореходныек качества судов" / ВМЭИ, Варна, 1983.
4. Петров А.В., Башаръяр А., Сафьянников Н.М. Устройство для потенцирования.
- А.С. 1815635. - БИО № 18. - 1993.
5. Арбузова Т.А., Валов А.А., Герасимов И.В. Устройство для обработки
символьной информации. - Патент № 2010319. - БИО № 6. - 1994.
6. Башаръяр А., Сафьянников Н.М., Петров А.В. Двоичный умножитель. - Патент
№ 2006918. - БИО № 2. - 1994.
7. Демидов А.В., Герасимов И.В., Чугунов Л.А. Пространство по данным и по
управлению в однородных клеточных средах с асинхронным принципом взаимодействия
элементов. - Деп. в ВИНИТИ, № 3726-В96. СПб: СПбГЭТУ, 1996.
8. Демидов А.В., Герасимов И.В., Чугунов Л.А. Организация распределенного
управления в однородной клеточной среде с целью обеспечения автоволнового
процесса. - Деп. в ВИНИТИ, № 3727-В96. СПб: СПбГЭТУ, 1996.
9. Буренева О.И., Сафьянников Н.М. Множительно-делительное устройство. Патент
РФ № 2097829. - БИО № 33. - 1997.
10. Герасимов И.В., Сафьянников Н.М. Децентрализованная автоматная среда с
волновым механизмом взаимодействия компонент. - Тр. IV межд. конф. "Теория и
техника передачи, приема и обработки информации", - Харьков, 1998.
11. Сафьянников Н.М., Буренева О.И. Генетические алгоритмы функционального
преобразования для отказоустойчивых систем // Сб. докладов международной
конференции по мягким вычислениям SCM-99. - Санкт-Петербург, 1999. - Т. 1.
С. 282-285.

Реология (от греч. rheos - течение, поток и... логия), наука о деформациях
и текучести вещества. Р. рассматривает процессы, связанные с необратимыми
остаточными деформациями и течением разнообразных вязких и пластических
материалов (неньютоновских жидкостей, дисперсных систем и др.), а также
явления релаксации напряжений, упругого последействия и т.д.
Термин "Р." ввёл американский учёный Ю. Бингам, которому принадлежат
ценные реологические исследования жидкостей и дисперсных систем. Официально
термин "Р." принят на 3-м симпозиуме по пластичности (1929, США), однако
отдельные положения Р. были установлены задолго до этого. Тесно переплетается
с гидромеханикой, теориями упругости, пластичности и ползучести; в ней широко
пользуются методами вискозиметрии. В основу Р. легли законы И. Ньютона о
сопротивлении движению вязкой жидкости, Навье - Стокса уравнения движения
несжимаемой вязкой жидкости, работы Дж. Максвелла, У. Томсона и др.
Экспериментальная Р. (реометрия) определяет различные реологические
свойства веществ с помощью специальных приборов и испытательных машин.
Микрореология исследует деформации и течение в микрообъёмах, например в
объёмах, соизмеримых с размерами частиц дисперсной фазы в дисперсных системах
или с размерами атомов и молекул.
Биореология исследует течение разнообразных биологических жидкостей
(например, крови, синовиальной, плевральной и др.), деформации различных
тканей (мышц, костей, кровеносных сосудов) у человека и животных.

Физика супрамолекулярных систем
Супрамолекулярная (надмолекулярная) химия (Supramolecular chemistry)
- междисциплинарная область науки, включающая химические, физические и
биологические аспекты рассмотрения более сложных, чем молекулы, химических
систем, связанных в единое целое посредством межмолекулярных (нековалентных)
взаимодействий. Объекты супрамолекулярной химии - супрамолекулярные ансамбли,
строящиеся самопроизвольно из комплементарных, т. е. имеющих геометрическое и
химическое соответствие фрагментов, подобно самопроизвольной сборке сложнейших
пространственных структур в живой клетке. Одной из фундаментальных проблем
современной химии является направленное конструирование таких систем, создание
из молекулярных <строительных блоков> высокоупорядоченных супрамолекулярных
соединений с заданной структурой и свойствами.
Супрамолекулярные образования характеризуются пространственным расположением
своих компонентов, их архитектурой, <супраструктурой>, а также типами
межмолекулярных взаимодействий, удерживающих компоненты вместе. В целом
межмолекулярные взаимодействия слабее, чем ковалентные связи, так что
супрамолекулярные ассоциаты менее стабильны термодинамически, более лабильны
кинетически и более гибки динамически, чем молекулы.
Согласно терминологии супрамолекулярной химии, компоненты супрамолекулярных
ассоциатов принято называть рецептор (?) и субстрат (?), где субстрат - меньший
по размеру компонент, вступающий в связь. Термины соединение включения, клатрат
и соединение (комплекс) типа гость-хозяин характеризуют соединения, существующие
в твёрдом состоянии и относящиеся к твёрдым супрамолекулярным ансамблям.
Супрамолекулярную химию можно разделить на две широкие, частично
перекрывающиеся области, в которых рассматриваются соответственно:
1) супермолекулы - хорошо определённые, дискретные олигомолекулярные
образования, возникающие за счёт межмолекулярной ассоциации нескольких
компонентов (рецептора и субстрата(ов)) в соответствии с некоторой <программой>,
работающей на основе принципов молекулярного распознавания;
2) супрамолекулярные ансамбли - полимолекулярные ассоциаты, возникающие в
результате спонтанной ассоциации неопределённо большого числа компонентов
в специфическую фазу, характеризуемую более или менее определённой организацией
на микроскопическом уровне и макроскопическими свойствами, зависящими от
природы фазы (плёнка, слой, мембрана, везикула, мезоморфная фаза, кристалл
и т. д.).
Для описания расположения субстрата(ов) относительно рецептора используется
специальный формализм. Внешние комплексы-аддукты могут быть обозначены как
[A,B], или [A//B]. Для обозначения комплексов включения ? в ? и частичного
пересечения ? и ? используются математические символы включения ? и пересечения
? - [A?B] и [A?B], соответственно. В современной химической литературе наряду
с символом ? так же часто используется альтернативный символ @.
Основные классы соединений
Рецепторы: Кавитанды Криптанды Каликсарены
Супермолекулы: Комплексы типа гость-хозяин Ротаксаны Катенаны
Ансамбли: Мицеллы Везикулы Мембраны Жидкие кристаллы
Твёрдые соединения включения: Клатраты Интеркалаты
Ж.-М. Лен. Супрамолекулярная химия. Концепции и перспективы. - Новосибирск:
Наука. Сибирское предприятие РАН, 1998. - 333 с.

Биокомпьютер Эдлмана - в 1994 году Леонард Эдлман (en:Leonard Adleman),
профессор университета Южной Калифорнии, на примере биомолекулярного кода
продемонстрировал, что с помощью пробирки с ДНК можно весьма эффектно решать
классическую комбинаторную <задачу о коммивояжере> (кратчайший маршрут обхода
вершин графа). Классические компьютерные архитектуры требуют множества
вычислений с опробованием каждого варианта.
Метод ДНК позволяет сразу сгенерировать все возможные варианты решений с
помощью известных биохимических реакций. Затем возможно быстро отфильтровать именно ту молекулу-нить, в которой закодирован нужный ответ.

Проблемы, возникающие при этом:

Требуется чрезвычайно трудоемкая серия реакций, проводимых под тщательным
наблюдением. Существует проблема масштабирования задачи.
В биокомпьютер Эдлмана отыскивал оптимальный маршрут обхода для 7 вершин графа.
Но чем больше вершин графа, тем больше биокомпьютеру требуется ДНК-материала.
Было подсчитано, что при масштабировании методики Эдлмана для решения задачи
обхода не 7 пунктов, а около 200, вес ДНК для представления всех возможных
решений превысит вес нашей планеты.

Нанокомпьютер - это квантовый компьютер или компьютер с размерами логических
элементов порядка нескольких нанометров, обладающий чрезвычайно высокой
производительностью. Сам компьютер, разрабатываемый на основе нанотехнологий,
также имеет микроскопические размеры.


углеродные нанотрубки
квантовый компьютер
молекулярный компьютер
нанокомпьютер
нанотехнологии
генная инженерия
супрамолекулярная химия
конечный биоавтомат Шапиро

Нанотехнология Нанороботы Биокомпьютер Эдлмана Молекулярный компьютер
Конечный биоавтомат Шапиро Нанокомпьютер Квантовый компьютер Нанопанк
Нетрадиционная (фрактальная) кинетика физико-химических процессов.
Проблемы теории неидеальной плазмы, физики фракталов и кластеров.

История компьютерной техники:
82 г. до н.э.? (Греция) - вычислительное арифметическое устройство из бронзы
1500 Леонардо да Винчи - эскиз тринадцатиразрядного вычислительного устройства
1617 Дж. Непер - "счетные палочки" для умножения
1623 Вильгелм Шикард - "вычисляющие часы" - (+,-) в проекте (*,/)
1642-1643 Блез Паскаль (Франция) - счетная машина "Паскалина" (+,-)
1666 Сэмюэль Морланд (Англия) - счетные машины (+,-,*)
1672-1674 Лейбниц усовершенствует машину Паскаля (8-разрядов) добавлением умножения и деления
1770 Евна Якобсон, Россия - механическая выч. машина
1774 Филип Мэтьюз - вычислительные устройства (12-разрядов)
1775 Чарльз Стэнхоуп - счетная машина с ступенчатым валиком, двигающимся поступательно
1777 Чарльз Стэнхоуп - счетная машина с вращающимся ступенчатым валиком
1786 Дж. Мюллер - придумал "разностную машину"
1801 ткацкий станок Жаккарда с перфокартами для управления работой
1820 Карл Томас - арифмометр - 3 умножения 8-значных числа в минуту
1832 Семен Корсаков - проект гомеоскопа для построения логических выводов
1833 Чарльз Бэббидж (Англия) - разностный (+,-) вычислитель на 96 шестеренках (не закончен). Точность до 8-го десятичного знака. Скорость 44 разряда в минуту. Идея использования программного управления для построения устройства, автоматически выполняющего арифметические вычисления.
1834 Чарльз Бэббидж - проект аналитического вычислителя. Точность до 20-го десятичного знака. Скорость 60 сложений в минуту, одно умножение, одно деление. "Склад" на 1К 50-bit слов. Программы на перфокартах.
1842-1843 Августа Ада - транслировала памфлет Луиджи Менабра на "аналитической машине"
1847 Куммер - патент на счетную машину (+,-). Образование SIEMENS.
1848 Карл Томас - арифмометр усовершенствован - 10-значные числа
1854 Джордж Буль - теоретик логического проектирования, логики, теории алгоритмов и булевой алгебры
1855 Пер Шойц - построил машину на основе модели аналитического вычислителя Бэббиджа
1873 Вильгодт Однер - модель арифмометра с колесом Однера (С.Петербург)
1875 производство арифмометров Вильгодта Однера фирмой "Кенингсбергер и Ко"
1876 Чебышев П.Л. - арифмометр (+,-) с плавным переносом десятков
1879 Чебышев П.Л. - дополнение к арифмометру (*,/)
1880-1884 Герман Холлерит - табулирующая машина для переписи населения на перфокартах.
1885 основана AT&T.
1896 основана Tabulating Machine Co. (Герман Холлерит)
1918 Бонч-Бруевич - триггерная ячейка.
1924 фирма Computing-Tabulating Recording переименована в IBM
1928 теория игр Джона фон Неймана
1930 Джон Атанасов (Университет Айова) - заложил основы современных компьютеров;
Буш (США) - дифференциальный анализатор.
1935 Лукьянов - аналоговая машина на воде - гидроинтегратор
1936 ABC (Д. Атанасов, К. Берри, колледж шт. Айова) - цифровая ЭВМ для решения линейных уравнений (не запущена);
Алан Тьюринг (Англия) - машина Тьюринга.
1937 Джордж Штибуц - электронный цифровой компьютер
1938 счетная машина Z1, Конрад Цузе, Германия - 4 кв. м., управлялся клавиатурой.
1939 Джордж Штибуц (Bell) - калькулятор комплексных чисел на реле, вв/выв телетайпом;
создана фирма HP (Уильям Хьюлетт, Дэвид Паккард)
1940 Bell и Гарвардский Университет - релейные ЭВМ model I-IV;
вычислитель ASCC (IBM) - содержал 2200 счетчиков для хранения данных и суммирования, а также 3300 реле для контрольных цепей. Размеры 15*2 метра, вес 5 тонн.
Z2, Конрад Цузе, Германия
1941 первый автоматический программируемый универсальный цифровой компьютер Z3, Конрад Цузе, Германия - управлялся перфолентой из кинопленки, ввод/вывод - четырехкнопочная цифровая клавиатура и ламповая панель, реле-технология: 1400 реле памяти, 600 реле - арифметика, остальные - управление. Память - 64 слова, длина слова - 22 бит (14-мантисса, 7-порядок, 1-знак). Быстродействие - 3-4 сложения в секунду, умножение 2-х чисел за 4 секунды. Стоимость ~$6500.
1942 под руководством Ванневара Буша разработан первый электронно-механический анализатор. 100 т., 2000 эл. ламп, 400 км. проводов, 150 электромоторов.
Н.Винер - "Основы кибернетики"
1943 первый программируемый электронный цифровой компьютер Colossus, Томми Флаверс, Англия. Для декодирования немецких телеграмм. 1500 ламп. Ввод программы наборным полем.
1944 Harvard Mark I (Х.Х. Эйкен, Гарвардский Университет, IBM) - электромеханическая, с программой на перфоленте, 15.5х2.4 метра, 5 тонн, 750000 деталей. 23 разряда. Сложение - 0.3 сек, умножение - 5.7 с, деление - 15.3 сек.
Карл Шурек, Германия - ламповая электронная выч. машина
Англия - Colossus II - возможность перепрограммирования.
1945 Джон фон Нейман - книга "Предварительный доклад о машине EDVAC", "Архитектура Фон Неймана".
Z4, Конрад Цузе, Германия, Plankalkuel - первый алгоритмический язык программирования.
1946 первый большой универсальный электронный цифровой компьютер ENIAC, Джон Мочли, Дж. Преспер Эккерт (Пенсильванский университет). 20-и разрядный. Быстродействие - сложение за 200 мкс, умножение за 2800 мкс, деление за 24000 мкс. 17468 эл. ламп 16 типов, 7200 диодов, 4100 магнитных элементов. Стоимость $750,000. Потребляемая мощность - 176 КВт, занимаемая площадь - 300 кв.м, длина 30 м., вес 30 тонн. За 1952 год заменили 19000 ламп.
Образовано компьютерное сообщество IEEE CS.
1947 изобретен транзистор (Джон Бардин, Валтер Бреттэйн, Вильям Шокли) - Bell Lab.;
Whirlwind - первая вычислительная машина для обработки данных в реальном времени (MIT).
Mark II - Англия. 10 bit, свопинг на перфоленту, многозадачность.
1948 Клод E. Шеннон - теория информации.
Ричард У. Хэмминг - компьютерные программы для корректировки ошибок
Manchester Mark I (Т.Килбурн, Ф.Вильямс, Манчестерский Университет, Англия) - первая ЭВМ с хранимой программой. Издание книги Винера "Кибернетика".
1949 первый большой полнофункциональный электронный цифровой компьютер с сохраняемой программой EDSAC (Морис Уилкис, Кэмбриджский Университет, Англия) - память на линиях задержки (трубки с ртутью);
создание первых магнитных накопителей.
1950 первая машина с запоминанием программ SEAC (национальное бюро стандартов США);
первая отечественная МЭСМ (Лебедев С.А., Институт электротехники АН);
EDVAC (Джон Мочли, Дж. Преспер Эккерт) - все главные особенности современных ЭВМ. Память на ртутных трубках. Сложение за 1 мкс, умножение и деление за 3 мкс. 3500 ламп. 13 кв. м.
Edmund Berkeley - электромеханическая машина Simon (возможно, первый ПК), программируемая, легкий в освоении, 129 реле, шаговый искатель и вывод на пять индик. лампочек. Продавались только чертежи.
1951 первый коммерческий UNIVAC I. Хранил программы и использовал транслятор - Джон Мочли и Дж. Преспер Эккерт. Быстродействие - сложение за 120 мкс, умножение за 1800 мкс, деление за 3600 мкс. Хранение 1000 слов, 12000 цифр с временем доступа 400 мкс. На магнитной ленте 120,000 слов, 1,440,000 цифр, ввод/вывод с магнитной ленты, перфокарт и перфоратора;
тоже первая коммерческая Ferranti Mark I (Великобритания), электростатическое ЗУ;
тоже первая коммерческая LEO I (Т.Р. Томпсон, Дж. Пинкертон, J. Lyons&Co., Великобритания).
1952 M1 - Москва, Иссак Семенович Брук, МЭИ, 730 ламп, рулонный телетайп, двухадресная система команд. 15-20 операций в секунду. Память - 256 слов.
1953 получила новое название фирма Burroughs;
БЭСМ (Институт точной механики и вычислительной техники АН СССР). Трехадресная машина параллельного действия, оперировавшая с 39-разрядными словами со скоростью 10 тыс. оп/сек.
IBM 701 - параллельная двоичная машина, ввод/вывод на перфокартах, магнитных лентах, принтерах, магнитных барабанах. Общий объем оперативной памяти - 4096 слов. Быстродействие - сложение - 84 мкс, умножение - 204 мкс, деление - 216 мкс.
1954 построчный принтер (600 lpm) UNIPRINTER для UNIVAC (Эрл Мастерсон, Эккерт).
1956 первое цифровое игровое устройство - Geniac - Эдмунд Беркли;
Дж. Бэкус - язык FORTRAN.
1957 первый специализированный бизнес-компьютер NCR 304.
1958 продан первый программный пакет фирмой Computer Science Co;
первый транслятор FORTRAN.
первая троичная ЭВМ "Сетунь", МГУ, Брусенцов Н.П.
первый транзисторный суперкомпьютер CDC 1604 (Seymour Cray).
1959 первый мини-компьютер PDP-1 - DEC; формулировка Н. Хомским классов формальных языков; первый полностью транзисторный компьютер IBM 1401.
1961 первая коммерческая интегральная схема - корпорация Fairchild.
Atlas - первая ЭВМ с виртуальным адресным пространством, память на магнитных сердечниках и ОС с аппаратными средствами для облегчения программирования.
Первая компьютерная игра - SpaceWar! (MTI).
1963 первое коммерческое использование CRT для компьютерного дисплея - DEC.
Sketchpad первый дигитайзер - И.Сазерленд, Линкольновская лаборатория МТИ.
1964 первая "мышь" - Дуглас Энгельбарт; первая IBM System/360; Станислав Лем - "Сумма технологий".
1965 разработан язык BASIC (Дартмудский колледж, Т.Куртц, Дж.Кемени).
1967 БЭСМ-6 (Лебедев, ИТМиВТ АН СССР), ~1 млн. оп/сек, одноадресная система команд, локальный параллелизм центрального процессора, режим разделения времени;
прототип видеошлема (Айвэн Сазерленд, Гарвард);
первый турнир шахматных программ ИТЭФ и Стэндфордского Университета.
1968 молекулярно-лучевое эпитаксиальное выращивание - изготовление ИМС;
Основание Intel.
Первая серийная "мышь".
1969 Кен Томпсон, Деннис Рицши (Bell) - UNIX; образована компания Amdahl Жене Амдалом.
1970 первый многооконный интерфейс пользователя. Первая крупномасштабная реализация эл. почты. - Дуглас Энгельбарт и Исследовательский центр аугментации;
Первый матричный процессор ILLIAC IV (Д. Слотник, Burroughs);
Е.Ф. Кодд - предложена реляционная модель данных.
1971 первый коммерческий микропроцессор - Intel 4004, 108 КГц, 20000 транзисторов;
первая 8" дискета - Алан Шугарт, IBM;
язык PASCAL - Никлаус Вирт (Технический университет в Цюрихе);
первый текстовый процессор Wang Laboratories.
1972 первое клонирование компьютеров IBM 360/370 в ЕС;
первый цифровой микрокомпьютер - MITS 816;
Сеймур Крей основал Cray Research; образована фирма SAP AG
1973 первый персональный микрокомпьютер с монитором - Alto (Xerox PARC);
IBM 3340 - первый винчестер.
1974 первый комплект для сборки персонального компьютера - Mark-8;
первый оптический компьютер (Б.Дженкинс, Университет Южной Калифорнии);
первая диалоговая ЭВМ "Мир-2"; первый CRAY-1; первый RISC-процессор (IBM); созданы арсенид-галлиевые микросхемы.
1975 первый серийно собранный персональный микрокомпьютер - Altair 8800, Эдвард Робертс, Вильям Ятес, Джим Байби. Процессор i8080, 4KB памяти, BASIC-интерпретатор (Билл Гейтс, Пол Аллен);
первый интегрированный текстово-графический дисплей.
Первая реализация гипертекста - Дуглас Энгельбарт и Исследовательский центр аугментации;
первый персональный компьютер IBM 5100 (IBM Portable Computer), ленточный ввод/вывод, дисплей, клавиатура. Память 64 КБ, BASIC, APL. Вес 23 кг, стоимость ~$10,000.
Основана MicroSoft.
1976 Apple II - Стив Джобс, Стив Возняк;
Сеть Ethernet (Xerox);
основание U.S.Robotics.
Первый 5,25"-дисковод выпущен компанией Shugart Associates.
Cray-1 (Seymour Cray).
1977 основание Oracle
1978 алгоритм сжатия Abraham Lempel, Jacob Ziv (LZH);
i8086;
"Эльбрус"
Xerox 9700 - первый лазерный принтер.
1979 MC68000.
1980 модель первой потоковой ЭВМ (МТИ, Дж. Деннис), 8 proc.;
Первый RISC-компьютер IBM-801 (Дж. Кок);
Создана игра Pac-Man. CP/M-86.
1981 IBM PC 5150. i8088, 64KB памяти, 2 5" дисковода 360КБ, зеленый монитор. MS-DOS 1.0.
IBM - стандарт CGA.
1982 основание Lotus, Sun, Autodesk, Compaq;
Р. Фейнман - статья об обратимости компьютерных вычислений и о возможности построения квантового компьютера;
Журнал "Тайм" назвал компьютер "человеком года".
1983 Бьорн Строуструп - C++. IBM PC/XT, IBM PCjr.
1984 IBM Portable PC, IBM PC/AT.
Появление первого принтера серии LaserJet фирмы Hewlett-Packard.
1985 Microsoft Windows 1.0
IBM - стандарт EGA.
1986 первый серийный транспьютер T414 (250000 транзисторов, 2 КБ RAM, ROM, 4 async I/O port 5 MBps, 32 bit, 10 MIPS) - Inmos;
MIPS R2000;
IBM Convertible.
Основана CISCO
AT&T - ISDN.
ANSI одобрил SCSI-1.
В СССР начался выпуск СМ-1810.
1987 SPARC-1.
IBM PS/2.
X Window.
1988 (AT&T) открытие солитонов - световых импульсов, передающихся через оптоволокно на 4000 км без регенерации.
Образована организация Moving Pictures Expert Group (MPEG).
IBM - стандарт VGA, AS/400.
1990 IBM - RS/6000, S/390.
1991 Линус Торвальдс - ОС LINUX 0.01 ОС Linux, которая стала распространяться по Internet вместе с исходными текстами. DEC - процессор Alpha EV-4/200.
1992 AT&T - магнито-оптический метод хранения данных, смарт-карты, видеофон. MPEG-1.
1992 Сейджи Огава (Университет Миннесоты) - разработка метода, воспроизводящего деятельность головного мозга.
1994 P.W.Shor - Квантовый алгоритм дискретного логарифма. MPEG-2.
1995 Технология Plug&Play - Compaq, Intel, Microsoft, Phoenix.
1996 AT&T (Lov Grover) - Квантовый алгоритм поиска в неотсортированной БД.
Разработана технология перезаписываемых CD-RW.
1997 Федеральный суд США запретил Microsoft поставлять браузер Internet Explorer в пакете с ОС Windows; Microsoft подала на апелляцию и победила
1998 IBM (Isaac Chuang), MIT (Neil Gershenfeld) - квантовый компьютер на двух атомах.
1999 Nichia Chemical - окончены испытания "фиолетового" лазера.
2000 IBM, Stanford univer, Calgary univer - квантовый компьютер на пяти атомах.
Расшифрован геном человека.
Протокол радиосвязи Bluetooth (Ericsson). Гибкие транзисторы (IBM). Органические светодиоды OLED (Kodak).
2001 Матч между шахматной программой Fritz и В.Крамским.
2002 Анонс компанией Microsoft нашумевшей инициативы надёжного компьютинга.
Вживление в тело микрочипов, связанных с нервной системой человека.
Tablet PC от Microsoft.
2003 Завершение проектов Интернет-2. Web-2, , Порталы, Блоги/сплоги. Мобильные технологии