Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.013.10

Защита диссертации

Ахметова Ильнура Вазировича на тему «Кинетические модели реакций синтеза ароматических и гетероциклических соединений на основе многоядерных вычислительных систем» на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 02.00.04 – Физическая химия.

Научный руководитель

доктор физико-математических наук Губайдуллин Ирек Марсович (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтехимии и катализа РАН).

Официальные оппоненты

доктор химических наук, профессор Кутепов Борис Иванович (Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтехимии и катализа РАН).

кандидат физико-математических наук, доцент Исмагилова Альбина Сабирьяновна (Нефтекамский филиал Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Башкирский государственный университет»)

Ведущая организация

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет».

Начало заседания в 14.00 в аудитории 311 химического факультета Башкирского государственного университета.

Председательствующий заседания

председатель совета, доктор химических наук, профессор Мустафин Ахат Газизьянович (02.00.04).

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.013.10

доктор химических наук, профессор Прочухан Юрий Анатольевич (02.00.04.).

На заседании диссертационного совета присутствовали следующие члены совета:

Председатель заседания, профессор Мустафин А.Г., д.х.н., профессор: Дорогие и уважаемые коллеги! Сегодня у нас последнее в этом году заседание диссертационного Совета. К защите представлена работа Ахметова Ильнура Вазировича, присутствуют 18 членов Совета. Члены Совета по специальности 02.00.04 физико-математических наук – 7 человек.

Название работы: «Кинетические модели реакций синтеза ароматических и гетероциклических соединений на основе многоядерных вычислительных систем».

Руководителем является доктор физико-математических наук Ирек Марсович Губайдуллин. Оппоненты: Борис Иванович Кутепов и Альбина Сабирьяновна Исмагилова. Ведущей организацией является Уфимский государственный нефтяной технический университет.

Слово предоставляется ученому секретарю.

Ученый секретарь совета Прочухан Ю.А., д.х.н., профессор: (Зачитывает данные из личного листка по учету кадров.) Совет располагает всеми необходимыми документами для проведения диссертации, основой для которой является листок по учету кадров.Из которого следует, что Ильнур Вазирович родился в 1987 году в Уфе, гражданство Российское. Закончил Башкирский госуниверситет, математический факультет по специальности «Прикладная математика и информатика». Владеет английским со словарем. Имеет 14 научных публикаций и свидетельство о государственной регистрации программы. Послужной список: в 2004-2009 г.г. студент Башгосуниверситета, с 2009 по 2012 год аспирант Института нефтехимии и катализа. В рядах не служил, военнообязанный. Не женат. Все остальное прочерк. Не участвовал, не привлекался и т.д. Все документы в порядке. И мы имеем все основания приступить к защите. Пожалуйста, вопросы.

Председатель: Вопросы есть? Если вопросов нет, то начинаем. Пожалуйста, Ильнур Вазирович, в Вашем распоряжении 20 минут.

Ахметов И.В.: Коротко излагает основные положения диссертационной работы, доклад соответствует содержанию автореферата, автореферат прилагается.

Председатель: Спасибо! Какие будут вопросы, пожалуйста.

Герчиков А.Я., д.х.н., профессор: У меня 2 вопроса, 1 вопрос такой: просветите меня, пожалуйста, по случаю 6-го слайда. В 6-ом слайде у Вас есть заголовочек «Математическое описание реактора с мешалкой» я так понимаю, что вот эти комплексы уравнений – это уравнение для реактора идеального смешения. Где здесь мешалка в этих уравнения? Здесь есть мешалка?

Ахметов И.В.: Математическим описанием данных объектов - синтеза бензилиденбензиламина реакцией бензиламина с четыреххлористым углеродом под действием FeCl₃*6H₂O и синтеза метилового эфира 5-ацетил-2-пирролкарбоновой кислоты – является модель идеального смешения.

Герчиков А.Я., д.х.н., профессор: Вы наверное меня не поняли. Если это реактор с мешалкой, то где у Вас в уравнениях присутствует эта мешалка?

Ахметов И.В.: Мы описываем реактор идеального смешения. На слайде опечатка.

Герчиков А.Я., д.х.н., профессор: Второй вопрос. Туда же. Почему Вам понадобились уравнения для реактора идеального смешения?

Ахметов И.В.: Реактор идеального смешения является наиболее адекватным описанием данных химических процессов, т.к. данные математические описания были построены в результате математической обработки экспериментальных данных, предоставленных химиками-экспериментаторами. Т.е. это изменения концентраций наблюдаемых веществ во времени, соответственно, выход и конверсия целевого конечного и начального реагентов.

Герчиков А.Я., д.х.н., профессор: Спасибо! То есть это означает то, что Вы только в этом случае имели право считать, что реакция протекает в кинетическом режиме, больше ничего. И еще один вопрос. Скажите, пожалуйста, у Вас для 2-х примеров приведены результаты расчетов с одним ядром, с четырьмя ядрами. В одном случае с одним ядром Вы считаете 130 мин., в другом - 70. В другом случае считаете 30 часов и 14 часов. Скажите, пожалуйста, какая принципиальная разница и что в этом случае выигрывается? Кроме времени по существу особого выигрыша-то и нету. Посидел за компьютером я не час пятнадцать, час двадцать, а час тридцать – тот же результат. Или Вы сэкономили энергии на 150 млн. руб. при расчете? Какая выгода? Объясните, пожалуйста, понять не могу? Спасибо.

Ахметов И.В.: На данных примерах, которые были использованы в данной работе, для синтеза бензилиденбензиламина были поставлены вычислительные эксперименты при минимальных затратах, т.е. рассматривались всего лишь 2 температуры: это 23 и 85 градусов Цельсия. Но есть продолжение, т.е. вычислительные эксперименты, которые не описаны здесь, были поставлены при промежуточных температурах, которые были затребованы заказчиками - химиками-экспериментаторами. Рассматривались температуры 40, 60, 70, а также 100 градусов Цельсия. Соответственно, для каждой температуры n-ое количество задач, т.е. каждая задача отличается разным соотношением исходных данных. В данном случае мы рассматривали для каждой температуры 7 вариантов изменения исходных реагентов. На этом мы не останавливаемся, изменения соотношения исходных компонентов может быть очень большим, т.е. оно может быть равным и 10, 20, 30 и т.д. Соответственно, время, показанное здесь на слайде, 30 часов, может превратиться и в 100 ч., и в 1000 ч. Смысл того, решать поставленную задачу 2 месяца, либо 1 месяц, я думаю, имеет место быть. То есть опыты могут проводиться при других температурах и при других соотношениях, не ограниченных данными примерами.

Герчиков А.Я., д.х.н., профессор: Вы можете или не можете установить зависимость между количеством ядер, математическую зависимость между затратным временем и количеством ядер.

Ахметов И.В.: Ускорение, получаемое для синтеза метилового эфира, при использовании четырехъядерной системы равно 2.1, а для синтеза бензилиденбензиламина – 2.2.

Председатель: Слово предоставляется профессору Насибуллину Р.С.

Насибуллин Р.С., д.ф.-м.н., профессор: Короткий вопрос. При каком числе ядер происходит насыщение? Происходит сокращение времени, пробовали?

Ахметов И.В.: Уточните, пожалуйста, что Вы имеете ввиду под «насыщением»?

Насибуллин Р.С., д.ф.-м.н., профессор: При 4-х ядрах сокращение в 2 раза. А при 8-ми ядрах измеряли?

Ахметов И.В.: Вычислительные эксперименты проводились на системе с 4-мя ядрами, которая расположена в нашей лаборатории. На вопрос, что происходит при 8-ми ядрах, ответить, к сожалению, не получится. Есть планы апробировать метод на более мощных вычислительных машинах с большим количеством ядер.

Насибуллин Р.С., д.ф.-м.н., профессор: При 2-х ядрах можете сказать, что получилось?

Ахметов И.В.: При 2-х и 4-х ядрах разница не так уж велика, но использование 4-х ядер наиболее приемлемо для заданных решаемых задач, которые были представлены в данной работе.

Председатель: Слово предоставляется профессору Янборисову В.М.

Янборисов В.М., д.х.н., профессор: Я хотел задать вопрос по этой же теме. А чем Вы объясняете, казалось бы, при использовании 4-х ядер должно быть в 4 раза быстрее, при использовании 8-ми – в 8 раз. Почему медленнее? Какие причины?

Ахметов И.В.: Причина во взаимодействии между ядрами, т.е. скорость обмена данными между ядрами тормозится из-за технологических преград.

Янборисов В.М., д.х.н., профессор: Это было бы справедливо для MPI-системы, где 2 процессора разделены, возникает вопрос передачи данных между машинами. А здесь же многоядерный процессор, как я понимаю, хотелось бы более конкретно.

Ахметов И.В.: Для каждой научной вычислительной задачи имеется эффективное количество ядер для её решения, т.е. при использовании 4-х ядер в данной работе при данных условиях оптимальным количеством ядер является – 4. Если возьмем другие условия при другом количестве ядер, то будет другое оптимальное количество ядер.

Председатель: Слово предоставляется профессору Альмухаметову Р.Ф.

Альмухаметов Р.Ф., д.ф.-м.н., профессор: А вот затраты на программирование 1-го, 2-х, 4-х ядер на сколько отличается, во сколько раз? Легче программировать 1 ядро, чем 2 ядра? Как ускорение увеличивается? У Вас есть такие данные?

Ахметов И.В.: Такого различия в трудоемкости нету. Задаются условия, т.е. директивы, используемые для многоядерной системы, т.е. система берет n-ое количество ядер в данной системе. Если программу запустить на 8-ядерной системе, то она будет использовать все 8 ядер, если система будет запущена на 4-ядерной системе, то будут все 4 ядра использоваться. Но количество ядер можно также изначально задавать.

Альмухаметов Р.Ф., д.ф.-м.н., профессор: Т.е. как я понял время для программирования 1-го или 2-х ядер не имеет значение?

Ахметов И.В.: Для 1-го ядра и n-го количества ядер время отличается.

Альмухаметов Р.Ф., д.ф.-м.н., профессор: С какой прогрессией? Логарифмической? Экспоненциальной?

Ахметов И.В.: Такой анализ, к сожалению, не проводился.

Альмухаметов Р.Ф., д.ф.-м.н., профессор: Какая зависимость? Пропорциональная?

Ахметов И.В.: Пропорциональная зависимость.

Альмухаметов Р.Ф., д.ф.-м.н., профессор: В 2 или 3 раза?

Ахметов И.В.: Примерно в 2 раза.

Альмухаметов Р.Ф., д.ф.-м.н., профессор: Сюда не вошли у вас графики временных затрат на программирование?

Ахметов И.В.: Нет, такие графики не строились.

Альмухаметов Р.Ф., д.ф.-м.н., профессор: На слайде 14 точками обозначены эксперименты? Это ваши данные?

Ахметов И.В.: Экспериментальные данные, предоставленные лабораторией химии углеводородов нашего Института, обозначены точками, треугольниками, квадратиками для соответствующих температур 105, 110 и 115^оС. А линиями – расчетные данные, полученные нами.

Председатель: Слово предоставляется профессору Кантору Е.А.

Кантор Е.А., д.х.н., профессор: А можно к этому слайду вопрос? Вы говорили, что хорошее совпадение. А количественные оценки хорошего совпадения есть?

Ахметов И.В.: Уточните, пожалуйста, погрешность в процентном соотношении имеете ввиду?

Кантор Е.А., д.х.н., профессор: Имеется ввиду, анализ соответствия расчетных и экспериментальных данных.

Ахметов И.В.: О том, что полученные расчетные данные являются адекватными, говорят кинетические параметры. По полученным кинетическим параметрам со стороны математиков-программистов совместно с химиками-экспериментаторами найдено объяснение того, почему не удается выявить промежуточные вещества. Скорость промежуточных стадий очень велика.

Кантор Е.А., д.х.н., профессор: Можно 5-ую картинку? Там есть продукт А₁₀, как он называется?

Ахметов И.В.: Формальдегид.

Кантор Е.А., д.х.н., профессор: Это точно? Это вообще диметиловый эфир. Если снова вернутся к схеме. Там образуется метанол. Если он есть как сореагент или как растворитель, то его образование можно написать из 2 молекул метанола. Как-нибудь это на схему повлияет в ваших реакциях или все останется без изменений? Можно снова вернуться в схему, где А₁₀ фигурирует. Что-нибудь поменяется в этих 1, 2, 3, 4, 5?

Ахметов И.В.: В принципе нет.

Кантор Е.А., д.х.н., профессор: Еще один вопрос. Вы нашли оптимальные условия, как вы пишите. Сильно они отличаются от того, что предложили химики? То, что я вижу 96, 95 это вещи однопорядковые, это ошибка то ли вычислительного эксперимента, то ли химического эксперимента

Ахметов И.В.: Оптимальные соотношения с нашей точки зрения это 1\9. Химиками-экспериментаторами были поставлены опыты при данном соотношении. После того как мы подсчитали и предложили данное соотношение был получен результат 97, 6. Без нас они получили при данном соотношении 96.

Кантор Е.А., д.х.н., профессор: Ясно. Спасибо.

Хурсан С. Л., д.х.н., профессор: У меня как раз к этому же слайду вопрос. Я не понимаю, у вас же фактически CCl₄ здесь и как реагент и как растворитель?

Ахметов И.В.: Да.

Хурсан С. Л., д.х.н., профессор: Т.е. фактически вы разбавляете бензиламин, берется его меньшая концентрация, что приводит к большему выходу. А вот как-то это ведь должно следовать из кинетической схемы, которую вы предлагаете. Почему увеличение CCl₄ или уменьшение концентрации бензиламина должно приводить к возрастанию выхода? Вы анализировали это или просто так получилось?

Ахметов И.В.: Нет, такой анализ не проводился.

Хурсан С. Л., д.х.н., профессор: Можно тогда вернуться на ту схему процесса? С чего вдруг там должна быть какая-то обратная связь? Почему уменьшение исходного вещества должно приводить к возрастанию? Из схемы какая стадия будет ответственна за это? Не очень-то понятно. 18 слайд результаты, которые вы здесь приводите, они абсолютно тривиальны. А что вы хотели еще от температурной зависимости, если вы используете уравнение Аррениуса, которое здесь промелькнуло? Естественно, т.к. вы рассматриваете идеальную систему, оперируете в рамках того механизма в рамках которого вы оперируете, т.е. не участвуют никакие побочные стадии, которые могут повлиять или исчезать при повышении или уменьшении температуры. Естественно, при повышении температуры процесс будет протекать быстрее, при уменьшении медленнее. Что здесь принципиально?

Ахметов И.В.: Здесь были построены кинетические кривые для того чтобы понаблюдать характер изменения.

Хурсан С. Л., д.х.н., профессор: Но уравнение Аррениуса оно и есть.

Янборисов В.М., д.х.н., профессор: Можно я добавлю сюда? А вы учли здесь температуру кипения растворител? Т.к. 140 градусов это достаточно много. А может быть и смысла-то нету?

Ахметов И.В.: С химической точки зрения смысл теряется при более высоких температурах, т.к. происходит осмоление.

Хурсан С. Л., д.х.н., профессор: А где в вашей схеме стадия осмоления?

Ахметов И.В.: Ее нет.

Председатель: Слово предоставляется профессору Асадуллину Р.М., пожалуйста.

Асадуллин Р.М., д.ф-м.н., профессор: 8-ой слайд. Какое отношение имеет CUDA ко второй работе? У Вас есть ссылка на вторую работу. Какая взаимосвязь с «железом», изображенном на слайде?

Ахметов И.В.: Стандарт CUDA – это стандарт для многопоточного программирования на графических процессорах. Вторая ссылка у нас идет на публикацию, где обратные задачи химической кинетики решались с использованием GPGPU.

Асадуллин Р.М., д.ф-м.н., профессор: Это и есть графический процессор?

Ахметов И.В.: Да, это есть графический процессор.

Асадуллин Р.М., д.ф-м.н., профессор: Просветите меня, пожалуйста, в публикациях у Вас упоминается «жесткость реакций». Что под этим понимается?

Ахметов И.В.: Под «жесткостью реакций» подразумевалась жесткость систем нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих данную реакцию.

Председатель: Иван Михайлович, пожалуйста.

Борисов И.М., д.х.н., профессор: У Вас кинетические кривые расхода исходного и накопления продукта являются типичными для автокаталитических реакций. Является ли Ваша реакция автокаталитической? Это первый вопрос. А второй вопрос, если она автокаталитическая, то какой продукт в схеме на слайде 4 отвечает за автокатализ?

Ахметов И.В.: В результате математической обработки предоставленных данных был сделан вывод, что данная реакция не является автокаталитической.

Председатель: Еще какие вопросы будут, пожалуйста.

Болотнов А.М., д.ф.-м.н, профессор: Профессор Болотнов. У меня 2 вопроса. 1-ый: по автореферату, таблицы 4 и 5, где сравнение опытных и расчетных данных. Вызывает некое недоумение, что при различных временных промежутках, например, 1.5 часа до расхождения в 2 раза, а при других, например, 4 часа там полное совпадение до 3-х знаков. В другой таблице №5, аналогичное сравнение только при другой температуре – 85 градусов, 6 часов – совпадение 2 знака, а для 4-х часов – в 1.5 раза. Чем объясняется очень хорошее совпадение при отдельных значениях времени и совсем плохое при других? Это все-таки недостатки экспериментальных данных или Вашей модели?

Ахметов И.В.: Как я понял, Вы говорите о синтезе метилового эфира 5-ацетил-2-пирролкарбоновой кислоты. Экспериментальные данные по данному синтезу были предоставлены в небольшом количестве по сравнению с синтезом бензилиденбензиламина, т.е. это обусловлено трудностями получения экспериментальных данных, т.к. эксперимент проводился в закрытой системе и дополнительные экспериментальные точки получить было очень затруднительно

Болотнов А.М., д.ф.-м.н, профессор: Спасибо! Еще один вопрос. Когда Вы решаете обратную задачу – Вы решаете прямые задачи, они у Вас независимы?

Ахметов И.В.: Да, они независимы.

Болотнов А.М., д.ф.-м.н, профессор: Вы можете, формально говоря, придти в компьютерный класс, где стоят 20 компьютеров и отдельно запустить для каждого набора параметров задачу?

Ахметов И.В.: Да, это возможно. Главное, чтобы данные системы были многоядерными, чтобы мы могли использовать их многоядерную структуру.

Болотнов А.М., д.ф.-м.н, профессор: А если они одноядерные?

Ахметов И.В.: Так же вполне возможно.

Председатель: Так пожалуйста.

Кузнецов: Член Совета Кузнецов. У меня было 8 вопросов, половину из них коллеги уже задали. Для начала к 3-му слайду, пожалуйста. Ваш катализ гомогенный или гетерогенный?

Ахметов И.В.: Гомогенный.

Кузнецов: Это как-то заложено в Ваших уравнениях или это не имеет никакого значения для Ваших расчетов?

Ахметов И.В.: Мы не учитываем гомогенный это или гетерогенный катализ.

Кузнецов: Т.е. будет одно и то же по Вашим расчетам, да?

Ахметов И.В.: Да.

Кузнецов: К этому слайду Вы сказали относительно этой схемы, что тут представлены синтезы ароматических и гетероциклических соединений. У Вас здесь есть гетероциклы на этом слайде?

Ахметов И.В.: Нет.

Кузнецов: Да, нет. А вот на следующем слайде есть. Надо быть точнее. 11 слайд, пожалуйста. На графиках интересные линии, скажите, пожалуйста, они прямые или вот такие искривленные?

Ахметов И.В.: Они немного искривленные.

Кузнецов: Это следует из каких-то расчетных результатов?

Ахметов И.В.: Да.

Кузнецов: Они по точкам строились или по каким-то другим принципам?

Ахметов И.В.: Они строились по точкам.

Кузнецов: Просто Вы их здесь не показали, да?

Ахметов И.В.: Да.

Кузнецов: А с чем эти искривления связаны? Это какая-то погрешность определений чего-то?

Ахметов И.В.: Да, это технические погрешности.

Кузнецов: Следующий слайд, 12-ый, пожалуйста. Вот здесь, по сути Вы 3 точки соединяете и получаете искривленные линии. Скажите смысл этих линий. У Вас всего 3 точки по числу ядер понятно, 1, 2, 4 больше нет. Смысл этой линии я не совсем понимаю.

Ахметов И.В.: Смысл в том, чтобы показать, насколько ускоряются наши расчеты.

Кузнецов: Скажите, вот опыт, расчет. Возьмем 105 градусов, значит 57 это эксперимент, 56.9 – это Ваш расчет. 43% - это что образуется? Смола, исходные соединения?

Ахметов И.В.: Это исходные соединения.

Кузнецов: Остаток, да?

Ахметов И.В.: Да, остаток.

Кузнецов: Спасибо большое, я удовлетворен.

Председатель: Еще какие вопросы?

Хурсан С. Л., д.х.н., профессор: Можно. Я хоть и задавал один раз. Я действительно просто обратил внимание на вот это автоускорение, я смотрю на эту схему и категорически не вижу автоускорения. Кинетика автоускоренного расходования ацетилпиррола была. А вот, пожалуйста, вернитесь к схеме 4-ый слайд. Вот этот самый ацетилпиррол, это соединение подчеркнутое, а на схеме встречается один единственный раз и эта первая реакция - бимолекулярная. Переключите, пожалуйста, 5 слайд. Вот она первая реакция А₁ + А₂, где А₁ – это 2-ацетилпиррол, реакция бимолекулярная. Поэтому как может быть описание в этой ситуации? Давать автокатализ принципиально не может. Возникает вопрос, а как же Вы их получили? Так как если допустим, CCl₄ в избытке взят, так еще хуже, значит, получается псевдопервый порядок, и это экспоненциальное расходование должно быть ацетилпиррола. Если бы у Вас CCl₄ накапливался, что приводило бы к увеличению скорости, то у Вас в схеме и этого нет. То есть 2-ацетилпиррол принципиально не может давать автоускоренного расходования. Как же Вы получили это?

Ахметов И.В.: 4-хлористый углерод и метанол в данной схеме являются растворителями.

Хурсан С. Л., д.х.н., профессор: Тем более, А₂, т.е. CCl₄, концентрация его практически постоянна. Это означает, что W₁ будет К₁ на А₂, это другая эффективная константа. А₁ расходуется мономолекулярно. Это экспоненциальный закон. И все. Просто по экспоненте да.

Ахметов И.В.: Данные схемы были получены на основе литературного обзора, основаны на обработке литературных данных химиками экспериментаторами. Основаны на типовых реакциях, которые представлены здесь. Четыреххлористый углерод и метанол являются не только реагентами, но и растворителями.

Хурсан С. Л., д.х.н., профессор: Понимаете это формальная кинетика.

Спивак С.И.: Вы говорите про автокатализ. С чего Вы взяли, что только автокатализ дает такую кинетическую форму?

Председатель: Спасибо. Есть еще вопросы? Нет. Слово предоставляется научному руководителю доктору физико-математических наук Губайдуллину Иреку Марсовичу.

Губайдуллин Ирек Марсович., д.ф-м.н.: Уважаемый председатель, уважаемые члены Совета. В этом году мне посчастливилось быть на международной конференции по механизмам каталитических реакций в Санкт-Петербурге. Что меня удивило?! Принят такой стандарт, что прежде чем поставить химический опыт, задаются вопросы: «Ваши схемы проработаны на математических моделях?». Т.е. химический опыт не ставится, он осуществляется на компьютере, на модельной задаче, а потом только ставится натурный эксперимент. С химиками-экспериментаторами у нас поставлена такая работа, что у них есть новый механизм, они его предполагают. Они говорят, что не будут ставить химический эксперимент, пока мы не обработаем все на моделях, только потом они готовы поставить химический опыт. В работах Ахметова Ильнура прежде, чем ставить дополнительный эксперимент, ему давались опытные данные. Он проделывал все на своих моделях, находил наилучшие условия, далее экспериментаторы ставили опыты. В таком плане у него была реализована совместная работа с химиками. Он, как программист, разработал очень хорошую программу и внедрил её на практике. Человек он хороший, самостоятельный, трудолюбивый.

Председатель: Спасибо. Переходим дальше к отзывам.

Ученый секретарь совета Прочухан Ю.А., д.х.н., профессор: Уважаемые коллеги! Мы имеем полный набор документов: выписка из протокола №10 научного семинара Института нефтехимии и катализа, где они его рекомендуют к защите, заключение ИНК, подписанное член-корр. Джемилевым о соответствии проделанной работы всем требованиям ВАК.

Поступил отзыв ведущей организации - Уфимского государственного нефтяного технического университета, подписан д.т.н., проф. Умергалиным Т.Г. и к.ф-м.н., доц. Глебовым С.Г.

В отзыве отражается актуальность темы работы, рассмотрена структура работы, детальный анализ по главам, приведена значимость результатов, выделяются принципиально новые результаты, полученные в работе лично автором, практическая значимость. Зачитывается отзыв (отзыв прилагается).

В отзыве имеются следующие замечания:

1. В работе не обсуждаются условия применимости (ограничения) предлагаемого метода распараллеливания вычислительного процесса для решения обратных кинетических задач.

2. В диссертации на рис. 3.12 (в автореферате на рис. 7) показано, что продолжительность реакции получения метилового эфира 5-ацетил-2-пирролкарбновой кислоты, при условии достижения 95% конверсии 2-ацетилпиррола, составляет 3 часа, а на рис. 3.3 (рис. 4 автореферата) она равна 6 часам.

3. Диссертационная работа содержит ряд опечаток. Так, на стр. 33 диссертации в правых частях уравнений (2.9)-(2.10) (уравнений (5)-(6) автореферата) содержатся опечатки.

Отмеченные недостатки не носят принципиального характера, не снижают ценности проведенных исследований и не влияют на общую положительную оценку диссертации.

Работа соответствует всем требованиям ВАК Положения 7 «О присуждении ученых степеней», а ее автор Ахметов заслуживает присуждения ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 02.00.04 - «Физическая химия».

На автореферат диссертации пришло 4 отзыва. Все отзывы являются положительными.

Отзыв из МГТУ им. Н.Э. Баумана, от зав. каф. системы автоматизированного проектирования, д.ф.-м.н. А.П. Карпенко, содержит замечания: 1. В автореферате представлено недостаточно информации для суждения о достигнутых ускорении и эффективности распараллеливания на использованных параллельных вычислительных системах. 2. В автореферате практически отсутствуют сведения о структуре разработанного программного комплекса.

Отзыв из Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, от зав. лаб. коррозии металлов в природных условиях, д.х.н., проф. А.И. Маршакова, содержит замечание: текст автореферата не позволил полностью оценить достоинства и недостатки, тем не менее, хотелось бы порекомендовать автору при изложении основных результатов исследования раскрыть не только содержательные, но и организационные компоненты использования многоядерных систем при вычислениях. Это, на наш взгляд, позволило более наглядно представить механизм внедрения программного комплекса среди химиков-экспериментаторов.

Отзыв из Отделения вычислительных ресурсов НИУ Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, от зав. каф. «Математического и программного обеспечения высокопроизводительных вычислений», дир., д.т.н., проф. Ю.Я. Болдырева, содержит замечания: 1. В автореферате не приведены методические указания по подготовке экспериментальных данных для их математической обработки. 2. Отсутствуют сведения о реализации программного комплекса на разных операционных системах, а также характеристики его масштабируемости.

Отзыв из Южно-Уральского государственного национального исследовательского университета, от декана факультета Вычислительной математики и информатики, д.ф.-м.н., проф. Л.Б. Соколинского, содержит замечания: 1. В автореферате отсутствует расчет ускорения и эффективности использования параллельных алгоритмов. 2. Не указаны вариации кинетических констант для реакции синтеза бензилиденбензиламина реакцией бензиламина с четыреххлористым углеродом под действием FeCl₃▪ 6H₂O.

Ни одно из замечаний не носило принципиального характера и не влияло на общую положительную оценку работы. Во всех отзывах отмечается, что полученные результаты соответствуют квалификационным требованиям, предъявляемым к кандидатским диссертациям, а автор заслуживает присвоения степени кандидата физико-математических наук по специальности 02.00.04 – Физическая химия.

Председатель: Спасибо. Прошу ответить соискателя на вопросы и замечания в представленных отзывах.

Ахметов И.В.: Ответы на замечания ведущей организации.

Замечание 1. Условия применимости предлагаемого метода определяются при формировании исходных данных для проведения вычислительных экспериментов, т.е. необходимо наличие хотя бы одного предполагаемого механизма, информация хотя бы о двух наблюдаемых веществах минимум при 2 разных температурах.

Замечание 2. С замечанием согласен, на самом деле вышло недоразумение. Случайным образом рис. 3.12 был построен на основе данных при температуре 130^оС.

Замечание 3. С замечанием согласен. Имеются опечатки.

Ответы на замечания д.ф.-м.н. Карпенко А.П.

Замечание 1. Описание расчета ускорения и эффективности распараллеливания имеется в диссертации.

Замечание 2. Сведения о структуре разработанной программы присутствуют в приложении диссертации.

Ответы на замечания д.х.н. Маршакова А.И.

С замечанием согласен. Но небольшие организационные компоненты использования многоядерных систем при вычислениях описаны в справочной информации программного комплекса.

Ответы на замечания д.т.н. Болдырева Ю.Я.

Замечание 1. Методические указания по подготовке данных имеются в справочной информации разработанного программного комплекса.

Замечание 2. В основном комплекс программ работает в операционной системе MS Windows, что продиктовано требованиями заказчика. Характеристики масштабируемости имеются и представлены в диссертации.

Ответы на замечания д.ф.-м.н. Соколинского Л.Б.

Замечание 1. Расчет ускорения и эффективности программного комплекса подробно описаны в диссертации. Ускорение для синтеза бензилиденбензиламина равно 2.2, а для синтеза метилового эфира – 2.1. Для обеих реакций эффективное количество ядер – 4.

Замечание 2. Вариации кинетических констант для реакции синтеза бензилиденбензиламина реакцией бензиламина с четыреххлористым углеродом под действием FeCl₃▪ 6H₂O указаны также в диссертации.

Председатель: Переходим к выступлению официальных оппонентов. Борис Иванович, пожалуйста.

Кутепов Б.И., д.х.н, профессор: Зачитывает отзыв (текст отзыва прилагается).

По работе имеются следующие замечания:

Замечание 1. Вызывает сомнение, что многоядерные вычислительные системы являются основой кинетических моделей синтеза ароматических и гетероциклических соединений, хотя такой вывод следует из названия диссертации.

Замечание 2. На стр.1 в абзаце 2 автореферата говорится о том, что при разработке кинетических моделей этап решения обратных кинетических задач являются наиболее трудоемким, требующим больших временных затрат. Непонятно, что понимается под «большими временными затратами» и как они соотносятся со временами получения экспериментальных результатов?

Замечание 3. На стр. 16 автореферата говорится о законе Аррениуса. Фактически обсуждается эмпирическое уравнение Аррениуса.

Замечание 4. В табл.4 значения мольных долей указаны до четвертого знака после запятой. К сожалению, экспериментальные методы определения концентраций компонентов реакционной смеси не позволяют рассчитывать указанные величины с такой точностью.

Замечание 5. Неудачно сформулирован первый вывод диссертации.

Диссертационная работа И.В. Ахметова «Кинетические модели реакций синтеза ароматических и гетероциклических соединений на основе многоядерных вычислительных систем» полностью отвечает требованиям п.8 ВАК РФ «Положения о порядке присуждения ученых степеней» (от 30.01.2002 г. №74), а ее автор, Ахметов Ильнур Вазирович, заслуживает присуждения ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 02.00.04 – Физическая химия.

Председатель: Есть вопросы к оппоненту? Вопросов нет. Слово предоставляется соискателю для ответа на замечания оппонента.

Ахметов И.В.: Замечание 1. Основа подразумевает собой применение и использование многоядерных систем при построении кинетических моделей реакций синтеза ароматических и гетероциклических соединений.

Замечание 2. Под «большими временными затратами» при решении обратных кинетических задач понимается большой промежуток времени, в котором выполняется большое количество вычислительных экспериментов с разными начальными условиями.

Замечание 3. Да, действительно, здесь имелось ввиду уравнение Аррениуса, используемое для пересчета констант на основе опорной температуры.

Замечание 4. Выход бензилиденбензиламина при температуре 23^оС очень мал. Экспериментальные данные получены на основе количественного анализа ГЖХ концентраций исходного и конечного реагентов по отношению к внутреннему стандарту, в качестве которого выступал хлорбензиламин.

Замечание 5. Первый вывод диссертации основывается на разработке нового метода решения обратных кинетических задач с использованием многоядерных систем.

Председатель: Слово предоставляется официальному оппоненту Альбине Сабирьяновной Исмагиловой.

Исмагилова А.С., к.ф.-м.н., доцент: Зачитывает отзыв (текст отзыва прилагается).

По работе имеются следующие замечания:

Замечание 1. Не совсем подробно описаны преимущества использования многоядерных систем. Следовало отметить, в чем преимущества используемого метода по сравнению с кластерными системами и графическими процессорами.

Замечание 2. Не указано, почему был выбран метод Кутты-Мерсона пятого порядка точности при решении прямых задач.

Замечание 3. В описании механизма синтеза бензилиденбензиламина реакцией бензиламина с четыреххлористым углеродом под действием FeCl3▪ 6H2O, а также в описании компонент вектора скорости реакции (стр.29, (2.3)) для большей ясности стоило вводить различные обозначения. Аналогично, для стадий синтеза метилового эфира 5-ацетил-2-пирролкарбновой кислоты взаимодействием 2-ацетилпиррола с четыреххлористым углеродом и метанолом под действием железосодержащих катализаторов (стр.30, (2.4)).

Замечание 4. На стр.32 следовало описать все переменные в уравнении Менделеева-Клайперона для идеальных газов. Аналогично. На стр.47 для (2.15).

Несмотря на указанные замечания представленная диссертация Ахметова Ильнура Вазировича «Кинетические модели реакций синтеза ароматических и гетероциклических соединений на основе многоядерных вычислительных систем» удовлетворяет всем основным требованиям, предъявляемым к кандидатским диссертациям, и ее автор без сомнения заслуживает присуждения ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 02.00.04 – Физическая химия.

Председатель: Спасибо. Есть вопросы к оппоненту? Вопросов нет. Слово предоставляется соискателю для ответа на замечания оппонента.

Ахметов И.В.: Замечание 1. Преимущества многоядерных систем более подробно описаны в презентации. Т.е. это очень большая распространенность и доступность многоядерных вычислительных систем, легкость их использования и независимость от операционных систем

Замечание 2. В диссертации имеется ссылка на литературные данные, где проводился анализ численных явных методов решения систем нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений и в качестве более быстрого и точного выбран метод Кутты-Мерсона 5-го порядка точности. На основе литературного обзора и был выбран данный метод.

Замечание 3. С замечанием согласен. Различные обозначения имеются в презентации.

Замечание 4. С замечанием согласен.

Председатель: Спасибо. Переходим к дискуссии. Кто хочет выступить? Отмечу, что в дискуссии могут участвовать все присутствующие, даже не члены диссертационного совета. Слово предоставляется Анатолию Яковлевичу Герчикову.

Герчиков А.Я., д.х.н., профессор: Уважаемый председатель, уважаемые коллеги я свое выступление сложу из трех частей: первая часть ругательная, заключается в том, что уже не первый раз мы говорим об одном и том же. Предзащита проходит, делаются замечания и уже не первый раз я замечаю, что эти замечания игнорируются, все остается то же самое. Была дискуссия о названии, я предлагал «с использованием многоядерных систем», все сказали «да что Вы! Какие!» и еще я сказал, уважаемые коллеги, в автореферате уравнение Аррениуса обсуждать не надо – оно остается. Или нам бросить все или какое-то решение по этому поводу принять. Понимаете так нельзя. Приходят для того, чтобы обсудить, сделать замечания, что-то исправить. Защищающийся под надзором руководителя обязан это сделать.

Вторая часть критическая. К 16-му слайду, будьте любезны. Вариантов два или это действительно некий нюанс химических группирований, или смотрите, на периоде индукций точек-то нет, а точки есть, где совершенно нормальная экспонента. То есть никакого автокатализа - или так или сяк.

Третья, констатация. Доклад неудачный. Я его у себя в голове переиначиваю по-другому. Человек создал программное обеспечение, сумел рассчитать, обработать экспериментальные данные и дать возможность спрогнозировать поведение системы при изменяющихся условиях. Вот об этом надо было говорить. Не надо было говорить и обсуждать механизм реакции. Не надо было заниматься представлением того, какие реакции здесь имеют место, а надо было сказать то, что является Вашим реальным достижением. Достижения у Вас есть. Я буду голосовать за. Прошу принять мои замечания. Спасибо.

Председатель: Пожалуйста, Евгений Абрамович.

Кантор Е.А., д.х.н., профессор: Мне немного обидно за химиков, потому что вообще говоря понятно, что весь этот расчет может начаться после того, как появится хотя бы одна точка. Сначала химик сделает что-то, он обработает, потом должен придти к химику и сказать: это делаешь не так, а вот здесь можешь ты улучшить. Но в результате этой работы особого улучшения-то и не было. Как выход был 95% уже можно говорить почти количественно. Просто неудачный пример. В общем-то, за это винить диссертанта тоже нельзя, потому что химики тоже хорошо сработали и дали ему хорошие условия. Действительно, я согласен с Анатолием Яковлевичем, что данную работу надо рассматривать не как какое-то достижение в химии, а скорее как, что может математика привнести в химию, когда это нужно будет. Потому что если здесь никак не анализируется катализатор, который в этой реакции участвует и не в какое кинетическое уравнение его не вставили, никуда он не влез. Для меня это, как для биохимика, теряет ценность. Первое, что делают химики, это сыпят катализатор и смотрят как будет, лучше или хуже. Поэтому в принципе я буду голосовать за эту работу, но не за ее химическую составляющую.

Председатель: Пожалуйста.

Спивак С.И., д.ф.-м.н, профессор: Во-первых, я являюсь заведующим лабораторией, где выполнялась работа, поэтому я могу сказать пару слов. Во-вторых, первый вопрос, где Анатолий Яковлевич стал говорить много или мало выигрыш в 2 раза - 30 или 60 минут. Конечно, если бы речь шла только об одном расчете и только об одной задаче. Ведь вопрос состоит в том, что делается это для того, чтобы автоматизировать эксперимент, чтобы создать систему автоматической обработки эксперимента онлайн – в реальных условиях, когда поставили компьютер на установку и экспериментаторы будут получать данные. Будет проведен расчет и сразу же будут переданы на установку условия следующего эксперимента. Это важно для практически значимых реакций. Тогда это заработает в полную мощность. Когда для этого нужно будет менять условия хотя бы сотню раз. Это совершенно реальная задача. Умножьте сотню на вот эти вот минуты и получится. Об этом конечно должен был сказать экспериментатор в своем ответе. Это первый вопрос. А второй вопрос, когда действительно надо будет делать математический эксперимент и это надо будет делать много раз. Почему-то сложилась такая точка зрения у моих коллег химиков, в частности, которые говорят, что моделирование им нужно для того, что бы уменьшить время экспериментального исследования, очень часто так говорят. Вот я с их точкой зрения не согласен принципиально. Моделирование нужно для того, чтобы выявить область нестандартного протекания реакций. Вот тогда нужно будет много считать, делать вычислительные эксперименты, т.е. надо будет экспериментировать на установке и параллельно на компьютере. Тогда выигрыш в 30 минут это большой выигрыш. Такого типа задачи нужны для автоматизации эксперимента.

Следующий вопрос насколько удачно выбрана система. Это реальный эксперимент. Это реальная система. Насколько есть или нет там автокатализ, ведь никто и не говорит ни о каком автокатализе. Это решение системы нелинейных дифференциальных уравнений. А то, что это правильное решение, я гарантирую вместе с ним. Я говорю, что есть кинетические схемы, которые дают похожее поведение и которые не являются автокаталитическими. Он сделал программу, он нашел один из методов получения ситуаций для автоматизации. Переход от одного к двум, четырем ядрам. Он показал, что за счет этого можно добиться такого успеха, которого он добился.

И еще один такой важный вопрос. Здесь много говорили «оптимум здесь, не оптимум» самое главное в этом вопросе, что здесь по модели эксперимента сделано планирование и воспроизведено экспериментом. Было сделано реальное планирование и реальное воспроизводство. Это, я считаю, очень хороший результат. И какие улучшения добились. Тут почему-то 95 и 96, но там 95 было при совсем других условиях, почему-то этого не замечают. Покажите, пожалуйста, таблицу. Здесь получается совсем при других условиях. Важно не то, чего добились, а при каких условиях.

Человек он добросовестный, закончил математический факультет. Занимается моделированием. Разобрался, как строить кинетические модели со своим руководителем и как это использовать. В целом, здесь есть оригинальный момент. Эта работа по автоматизации кинетического эксперимента и то, что он был воспроизведен и прошу его поддержать.

Болотнов А.М., д.ф.-м.н, профессор: Мне не очень понравилась научная новизна. Акцентируется внимание на многоядерных вычислительных системах. На самом деле параллельные вычисления это вчерашний день. Я просто напомню, что первый суперкомпьютер, который позволял проводить параллельные вычисления, появился в начале 60-х годов, т.е. ровно 50 лет назад. Последующие 20 лет появилась масса всякой литературы, которая описывает классы задач, алгоритмы которых можно применять в параллельных системах и т.д. Сегодня на нашем факультете математики и информационных технологий читается курс, так и называется «Высокопроизводительные вычисления». Каждый студент, который сдал экзамен, может написать программу, которую можно распараллелить, если алгоритм это позволяет, поэтому то, что соискатель освоил эту технологию вчерашнего дня, т.к. есть более новые технологии: GRID-технологии, облачные вычисления и более того можно порадовать непрофессиональных программистов, которым в силу своей научно-исследовательской деятельности приходиться писать программы, скоро эта необходимость отпадет полностью, через 2-3 года, потому что появляются сервисы в интернете, которые берут на себя решения любых задач, в том числе и с распараллеливанием и т.д. Реально в будущем любому исследователю достаточно будет только сформулировать корректно правильную математическую задачу, отправить ее в нужный сервис и получить результаты, поэтому в этом плане научная новизна в том-то и том-то. Соискателем освоены, в том числе и технологии распараллеливания, решены практически важные задачи, которые имеют свое приложение для химиков. Если рассматривать работу как квалификационную, то соискатель обладает той квалификации, которая соответствует ученой степени кандидата физико-математических наук. Я буду голосовать за и всех призываю к этому.

Хурсан С. Л., д.х.н., профессор: По поводу автокатализа кинетики не совсем верно очень часто используют термин автокаталитический для кинетических кривых, которые идут с увеличением скорости по ходу процесса. Тут примеров, действительно, может быть масса. Это собственно автокатализ и сопряженная реакция или накопление катализатора по ходу процесса. Или просто сложный процесс. Это так или иначе в силу разных факторов может давать этот разнобой. Может, мы действительно жаргонно называли это автокатализ, не подразумевая, что речь именно в автокатализе, это раз. Второе, говорили о планировании эксперимента, на мой взгляд, здесь я скажу, как нужно планировать эксперимент. Это нужно к органикам, Хуснутдинов Равил Исмагилович – превосходный специалист в области органической химии, с другой стороны это замечательная школа профессора Спивака, но вот здесь я думаю, что не хватает 3-го звена - это специалистов экспериментальной кинетики. Я думаю, в таком тройственном союзе многие вопросы этой задачи были бы решены гораздо эффективнее. И все-таки хотя я глубоко уважаю профессора Спивака, я не могу с ним согласиться о том, что вот эта кинетическая кривая расходования ацетилпиррола соответствует решению системы дифференциальных уравнений, потому что система представляет собой последовательность для обратимых реакций. Это означает, ацетилпиррол участвует в единственной первой стадии расходования, потом образуются промежуточные продукты, которые приводят, в конце концов к продукту, а раз так, ацетилпиррол входит в единственное кинетическое уравнение его расходования, а для него не нужно решать систему дифференциальных уравнений при условии, что второй компонент является растворителем, мы получаем тривиальное уравнение первого порядка, которое решается аналитически. Смысла в системе дифференциальных уравнений просто нет.

Мы часто говорим, что наш Совет хорош тем, что здесь собираются физики, химики, математики, каждый из которых в своей области является доктором. В этом плюсе есть маленький минус, это требования к защищающимся: они должны быть специалистами во всех трех дисциплинах, а это очень тяжелое дело. Математическую часть я поддерживаю, то, что говорили физики, математики я с ними полностью согласен. Работу я поддерживаю, но химия здесь требует доработки.

Председатель: Да, пожалуйста.

Прочухан Ю.А., д.х.н, профессор: Мы же договорились, что благодарственные записи мы пишем в конце, а у Вас с первой по десятую страницу. Автореферат - это точная копия диссертации. В структуре диссертации не указаны приложения.

Лачинов А.Н., д.ф.-м.н, профессор: Диссертация защищается на физмат наук, хотя мои слова будут связаны с романтической стороной работы, которая у нас как-то вот немного ушла. Дело в том, что я физик-экспериментатор воспринял эту работу таким образом. Вспомните времена, когда появились первые программы типа «Хайперча», владели этим пакетом уверенно несколько специалистов, причем таких глубоких и серьезных, с которыми консультировались и обсуждали, которые помогали нам. Сейчас в тривиальных наивных построениях этих вот молекулярных всяких моделях. Сейчас «Хайперча» в любом компьютере и любой исследователь владеет им и даже не задумывается, как это работает. В моем понимании школа, которую представляет соискатель, сейчас работает, в том числе в направлении создания такого программного обеспечения, которое позволило бы химикам-экспериментаторам, нажав соответствующую клавишу по техническому описанию программы, получить нужный экспериментальный результат, вычислительный результат. А ответ на вопрос следует или нет таким путем идти. Что нам дает «Хайперча»? Возможна такая конфигурация молекул или нет? Вот мы-то нарисовали набор из молекул, из атомов и т.д. И вот в этом отношении я имел ввиду романтизм своего отношения к этой работе. Я ее поддерживаю. Конечно, вот эти замечания удручают, все-таки надо прислушиваться к рекомендациям, которые здесь звучат и тем не менее голосую за.

Председатель: Ильнур Вазирович, Вам заключительное слово.

Ахметов И.И.: Уважаемые председатель и члены Совета. Выражаю благодарность за предоставленные прекрасные условия для защиты диссертационной работы. Глубоко благодарен руководителю – Губайдуллину Иреку Марсовичу, за доброе отношение и поддержку на протяжении всей работы. Искреннюю благодарность выражаю Семену Израилевичу Спиваку за выбор научного направления, Балаеву Александру Всеволодовичу за помощь при выполнении работы на всех ее этапах. Благодарен очень родителям, а также своей второй половинке – Лиане, а так же всем присутствующим коллегам-друзьям, которые сюда пришли и поддержали нашу школу. Спасибо.

Председатель: Спасибо. Уважаемые коллеги, нам нужно перейти к процедуре голосования. Предлагается следующий состав счетной комиссии: Кузнецов, Талипов, Шиховцева. Кто «за», прошу голосовать. Против – нет, воздержавшихся – нет. Единогласно. Прошу счетную комиссию приступить к организации голосования.

Объявляется перерыв для тайного голосования.

После перерыва.

Председатель: Продолжим работу. Слово для оглашения результатов тайного голосования представляется председателю счетной комиссии Талипову Р.Ф.

Председатель счетной комиссии Талипов., д.х.н., профессор: Уважаемые коллеги! Присутствовало 18 членов Совета, по профилю, рассматриваемой диссертации – 7. Роздано бюллетеней - 18, осталось не роздано 5, оказалось в урне бюллетеней - 18. Результаты голосования за присуждение ученой степени кандидата физико-математических наук Ахметова Ильнура Вазировича: «за» - 18, «против» - нет, недействительных – нет.

Председатель заседания: Прошу утвердить. Кто за, кто против. Приступаем к обсуждению заключения. У кого есть замечания? Если нет больше замечаний, давайте примем заключение за основу. Проголосуем - кто «за». Таким образом, принимаем за основу предложенный проект заключения.

Давайте поздравим диссертанта с успешной защитой!

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОГО СОВЕТА ПО ДИССЕРТАЦИИ

на соискание ученой степени кандидата

физико-математических наук

Ахметова Ильнура Вазировича, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтехимии и катализа Российской академии наук, лаборатория математической химии, аспирант,

Диссертация «Кинетические модели реакций синтеза ароматических и гетероциклических соединений на основе многоядерных вычислительных систем» в виде рукописи по специальности 02.00.04 – Физическая химия выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте нефтехимии и катализа Российской академии наук, лаборатория математической химии.

Научный руководитель – доктор физико-математических наук, доцент Губайдуллин Ирек Марсович, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт нефтехимии и катализа Российской академии наук, старший научный сотрудник лаборатории математической химии.

Официальные оппоненты:

Кутепов Борис Иванович, доктор химических наук, профессор, Институт нефтехимии и катализа РАН, заведующий лабораторией приготовления катализаторов;

Исмагилова Альбина Сабирьяновна, кандидат физико-математических наук, Нефтекамский филиал Башкирского государственного университета, доцент кафедры математического моделирования и информационной безопасности;

ведущая организация Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа (заключение составлено Умергалиным Талгатом Галеевичем, д.т.н., профессором, заведующим кафедрой химической кибернетики) дали положительные отзывы о диссертации.

На диссертацию и автореферат поступили отзывы: от зав. каф. «Математического и программного обеспечения высокопроизводительных вычислений», директора Отделения вычислительных ресурсов НИУ Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, д.т.н., проф. Болдырева Ю.Я. с замечаниями: 1) в автореферате не приведены методические указания по подготовке экспериментальных данных для их математической обработки; 2) отсутствуют сведения о реализации программного комплекса на разных операционных системах, а также характеристики его масштабируемости; от декана факультета Вычислительной математики и информатики Южно-Уральского государственного национального исследовательского университета, д.ф.-м.н., проф. Соколинского Л.Б. с замечаниями: 1) в автореферате отсутствует расчет ускорения и эффективности использования параллельных алгоритмов; 2) не указаны вариации кинетических констант для реакции синтеза бензилиденбензиламина реакцией бензил- амина с четыреххлористым углеродом под действием FeCl₃▪ 6H₂O; от зав. каф. системы автоматизированного проектирования Московского государственного технического университета имени Н. Э. Баумана, д.ф.-м.н. Карпенко А.П. с замечаниями: 1) в автореферате представлено недостаточно информации для суждения о достигнутых ускорении и эффективности распараллеливания на использованных параллельных вычислительных системах; 2) в автореферате практически отсутствуют сведения о структуре разработанного программного комплекса; от зав. лаб. коррозии металлов в природных условиях ФГБУН Института физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН, д.х.н., проф. Маршаков А.И. с рекомендацией: при изложении основных результатов исследования раскрыть не только содержательные, но и организационные компоненты использования многоядерных систем при вычислениях.

Таким образом, поступило 4 отзыва, все являются положительными.

Основные результаты диссертации опубликованы в 14 научных журналах и изданиях, из которых 5 входят в перечень рецензируемых научных журналов и изданий. Основные работы:

1. Ахметов И.В., Губайдуллин И.М. Кинетическая модель реакции получения метилового эфира 5-ацетил-2-пирролкарбоновой кислоты // Обозрение прикладной и промышленной математики.– 2009. – Т.16. – Вып.5. – С.805.

2. Хуснутдинов Р.И., Байгузина А.Р., Мукминов Р.Р., Ахметов И.В., Губайдуллин И.М., Спивак С.И., Джемилев У.М. Новый метод синтеза эфиров 2-пирролкарбоновой и 2, 5-пирролдикаробоновой кислот реакцией пирролов с CCl4 и алифатическими спиртами под действием Fe-содержащих катализаторов. Журнал органической химии. – 2010. – Т. 46. – Вып.7. – С.1054-1060.

3. Ахметов И.В., Губайдуллин И.М. Разработка кинетических моделей с использованием параллельных вычислений на многоядерных системах // Вестник Омского университета. – 2012. – № 2 (64). – С.172-174.

Соискатель окончил в 2012 году очную аспирантуру Института нефтехимии и катализа РАН.

Диссертационный совет отмечает, что на основании выполненных соискателем исследований разработан новый метод поиска кинетических параметров, позволяющий повысить оперативность планирования химических экспериментов. Доказана перспективность использования предложенного алгоритма на практике построением кинетических моделей реакций синтеза ароматических (на примере синтеза бензилиденбензиламина взаимодействием бензиламина с четыреххлористым углеродом под действием FeCl₃∙ 6H₂O) и гетероциклических (на примере синтеза метилового эфира 5-ацетил-2-пирролкарбоновой кислоты) соединений, а также определением условий, при которых достигается максимальный выход целевых продуктов.

Теоретическая значимость исследования обоснована тем, что построен алгоритм определения кинетических параметров на основе многоядерных вычислительных систем, обеспечивающий оперативность построения кинетических моделей химических реакций; на примере двух разнотипных реакций выявлена универсальность разработанного алгоритма; показано одно из главных преимуществ одновременно проводимых натурных и вычислительных экспериментов – возможность планирования экспериментальных исследований; определены кинетические параметры для двух важных реакций синтеза ароматических и гетероциклических соединений, описывающие экспериментальные данные в пределах погрешности количественного анализа.

Значение полученных соискателем результатов исследования для практики подтверждается тем, что разработан и внедрен в экспериментальные лаборатории Института нефтехимии и катализа РАН программный продукт для построения кинетических моделей химических реакций на основе многоядерных систем (имеются акт внедрения и свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ); вычислительные эксперименты с использованием созданного программного комплекса позволили определить условия, при которых достигается максимальный выход целевых продуктов (бензилиденбензиламина и метилового эфира 5-ацетил-2-пирролкарбоновой кислоты).

Оценка достоверности результатов исследования выявила, что: результаты получены на основе разработанных автором математических моделей сложных реакций металлокомплексного катализа с использованием классических уравнений, отражающих основные законы химии и физики, использованы корректные численные методы и проведены многочисленные расчеты на многоядерных вычислительных системах. Достоверность результатов также подтверждается построением кинетических моделей сложных реакций металлокомплексного катализа и сравнением полученных результатов с данными лабораторного эксперимента.

Личный вклад соискателя состоит в непосредственном участии соискателя в разработке математических моделей, параллельного алгоритма решения обратных задач химической кинетики, численном решении поставленных задач, самостоятельным построением кинетических моделей сложных реакций с участием металлокомплексных катализаторов, обработке и интерпретации экспериментальных данных, выполненных при участии автора, подготовке основных публикаций по выполненной работе.

Диссертационным советом сделан вывод о том, что диссертация представляет собой научно-квалификационную работу, соответствует критериям, установленным Положением о порядке присуждения ученых степеней, и принял решение присудить Ахметову И.В. ученую степень кандидата физико-математических наук.

При проведении тайного голосования диссертационный совет в количестве 18 человек, из них 18 докторов наук по специальности 02.00.04 – Физическая химия, участвовавших в заседании, из 23 человек, входящих в состав совета, проголосовали: за – 18, против – 0, недействительных бюллетеней 0.

Председатель диссертационного совета,

д.х.н., профессор Мустафин Ахат Газизьянович

Ученый секретарь диссертационного совета,

д.х.н., профессор Прочухан Юрий Анатольевич

27 декабря 2012