О ВОЛНАХ ОКЕАНСКИХ И ВОЛНАХ СЕЙСМИЧЕСКИХ

26 апреля исполняется 60 лет со дня рождения члена-корреспондента РАН Бориса Михайленко, директора Института вычислительной математики и математической геофизики СО РАН (бывший ВЦ). Б. Михайленко — известный специалист в области теоретической и вычислительной геофизики, математического моделирования геофизических явлений, автор и соавтор более 150 научных работ, в том числе двух монографий.

Человек потрясающей скромности, Борис Григорьевич упорно отнекивался от настойчивых предложений корреспондента «НВС» подготовить публикацию к юбилейной дате, деликатно переводя разговор на приближающееся 40-летие института, c увлечением рекомендовал, со сколькими замечательными людьми можно встретиться и о каких интереснейших исследованиях написать. И только после клятвенного заверения, что со всеми встретимся и обо всех напишем, а также эмоционального призыва к чувству человеколюбия (скорбный автор этих строк в красках живописал, сколь трагична судьба журналиста, не обеспечившего к назначенному сроку необходимый материал), ученый вздохнул и согласился.

— Борис Григорьевич, вы являетесь соавтором открытия «нелучевых» сейсмических волн, которое по праву считается блестящим достижением методов математического моделирования. Расскажите об этом открытии.

— Многие элементы волновой теории, например, понятие о луче, определение фронта волны, законы отражения и преломления лучей (законы Снеллиуса), знакомые по школьному учебнику физики, были перенесены в сейсмологию и сейсморазведку из оптики, а сама теория получила название теории геометрической сейсмики. Однако, существует огромная разница в частотах, используемых в оптике и сейсмологии. Определения луча и фронта волны строго справедливы лишь при бесконечных частотах, а при частотах конечных, которые имеют место при сейсмических методах исследования Земли, могут существовать волны, не имеющие фронтов и не подчиняющиеся законам Снеллиуса. Проведенные нами вычислительные эксперименты на ЭВМ с использованием полной математической модели распространения волн в трехмерных геологических средах позволили обнаружить новый тип сейсмических волн, названных «нелучевыми». Они не подчиняются законам геометрической сейсмики и имеют интенсивность, в ряде случаев превышающую интенсивность обычных типов волн. Полевые эксперименты подтвердили их существование и предсказанные с помощью численного моделирования динамические характеристики. Это открытие было зарегистрировано в 1991 г. в Госкомитете СССР по открытиям и изобретениям за № 402.

Кстати, обнаружение интенсивных «нелучевых» поперечных волн стало большой неожиданностью для геофизиков. После экспериментальной проверки существования этих волн в полевых условиях американские ученые опубликовали статью в центральном геофизическом журнале США, в котором наряду с подтверждением наших результатов описали свойства обнаруженных нами волн в стихах под названием «Ода волне S*».

— Эти результаты носят чисто теоретический характер или уже нашли применение на практике?

— Открытие «нелучевых» поперечных волн внесло ясность в понимание ряда процессов формирования сейсмических полей в реальных средах. На основе этого понимания российские и зарубежные ученые разработали новую методику распознавания подземных ядерных взрывов. Ряд зарубежных фирм, например, Amoco, Preussag, создали сейсмические источники «нелучевых» поперечных волн для проведения многоволновой сейсморазведки.

— Вы заканчивали Новосибирский университет?

— Да, после четырехлетней службы в рядах ВМФ я в 1971 году закончил геолого-геофизический факультет НГУ. По существу, я учился на двух факультетах, так как все спецкурсы по вычислительной математике «набирал» на механико-математическом факультете. Мне посчастливилось слушать лекции таких выдающихся ученых, как С. Годунов, Г. Марчук, Н. Яненко, А. Коновалов. На втором курсе на меня сильное впечатление произвели лекции А. Алексеева по математической теории распространения упругих волн, и я стал работать в ВЦ СО РАН под его руководством. Поступил в аспирантуру, в 1974 г. защитил кандидатскую диссертацию, а в 1981 г. — докторскую. На протяжении многих лет работаю в ВЦ СО РАН (сейчас ИВМиМГ), прошел все ступени от младшего научного сотрудника до директора.

— Вы упомянули, что четыре года служили на флоте?

— Да, до учебы в НГУ ходил на первых атомных подводных лодках, участвовал в походе «Вокруг света под водой». Тогда об этом писали все центральные газеты. Мы испытывали новые реакторы. Необходимо было выяснить их работу при температуре за бортом +4 градуса по Цельсию (под паковыми льдами Северного полюса) и при температуре +30 градусов по Цельсию на экваторе. Кстати, недавно Г. Марчук обратил внимание на этот факт в моей биографии и сказал, что он эти реакторы рассчитывал. У него есть монография «Численные методы расчета ядерных реакторов». Как видно, все расчеты были сделаны правильно, никто из экипажа не пострадал.

— Так это оттуда ведет начало любовь к волнам, сейсмическим и прочим?

— Может быть. (Смеется.) Кстати, если зашла речь о волнах океанских — в нашем институте, равноудаленном от всех океанов, создана наиболее полная информационно-экспертная база данных по цунами. Она охватывает весь исторический период наблюдений (с 1047 до н.э.) и все сейсмические активные районы Тихого океана от Южной Америки до Курил.

— Году в 1977 академик Алексей Павлович Окладников, рассказывая нам, тогдашним студентам-первокурсникам об Институте истории, филологии и философии, в шутку выразился так: «Мой институт о трех головах, и каждая смотрит в свою сторону». Ваш институт даже по названию «о двух головах», а если пройтись по списку направлений, то и больше. Беспокойно, наверное, руководить таким разноплановым научным хозяйством?

— Конечно, не легко. Концепция развития института заложена его основателем академиком Г. Марчуком как сочетание фундаментальных исследований в области вычислительной математики и математического моделирования с их приложением к решению важных народнохозяйственных задач. Этой же концепции придерживался и второй директор нашего института академик А. Алексеев, который руководил институтом 20 лет. На его долю выпало очень тяжелое время развала СССР и Академии наук СССР, но он сумел сохранить научный потенциал института. В ближайшие годы нам необходимо упрочить статус нашего института как центра математического моделирования, вычислительной культуры и головного центра по оказанию вычислительных услуг для институтов СО РАН. Для этого имеются все необходимые предпосылки.

В институте создан Суперкомпьютерный центр коллективного пользования СО РАН на основе многопроцессорной вычислительной системы МВС-1000 с 32 процессорами Альфа общей производительностью более 50 гигафлопс. В ближайшее время производительность ее будет увеличена на 128 процессоров. Имеется ЭВМ RM-600 с 13 процессорами, на которой в настоящее время размещаются базы данных и электронные журналы ГПНТБ. Научно-методическое руководство деятельностью Суперкомпьютерного центра возложена на научный совет СО РАН по супервычислениям, в которой входят представители более 20 организаций СО РАН. Председателем совета является академик А. Алексеев.

Так как многие важные народохозяйственные и оборонные задачи не могут быть эффективно распараллелены на основе стандартных средств, требуется разработка специальных методов программирования. В институте на протяжении многих лет разрабатывается сборочная технология программирования, основанная на идее так называемой мелкозернистой сборки вычислений. Она ориентирована на распараллеливание численных алгоритмов и параллельную реализацию математических моделей большого размера. Из-за отсутствия финансовой поддержки мы вынуждены выполнять заказы по распараллеливанию задач механики и гидродинамики для суперкомпьютерных центров Франции, Германии и Голландии. Тем не менее, планируем создать специальную группу из высококвалифицированных сотрудников, которые помогали бы в распараллеливании задач другим институтам СО РАН.

— В сентябре институту исполняется 40 лет. С каким настроением сотрудники подходят к этой дате?

— К своему 40-летию институт идет в хорошей форме. Получили международные признание фундаментальные работы в области новых методов вычислительной математики, математического моделирования в физике и оптике атмосферы, теории климата и прогноза погоды, глобальных проблем окружающей среды, прямых и обратных задач сейсмологии и сейсморазведки, электрофизики, а также математического обеспечения высокопроизводительных систем. В связи с бурным развитием вычислительных систем параллельной архитектуры, в настоящее время происходит переоценка эффективности численных методов. В первую очередь стали развиваться численные методы, которые легко распараллеливаются на многопроцессорных ЭВМ. Эта тенденция прослеживается в нашем институте. В последние годы получен ряд важных результатов в теории и практике применения метода Монте-Карло, метода декомпозиции областей, метода расщепления многомерных задач с помощью конечных интегральных преобразований к задачам физики атмосферы и океана, геофизики, механики сплошных сред, теории горения и других задач.

— Что можно пожелать капитану научного корабля? — Попутного ветра и семь футов под килем!

— Спасибо.

Беседовал Юрий Плотников, «НВС».

стр. 6