Bedőházi Zsolt[1,2] and Biricz András[1] (2023.02.13 - 05.15)

[1] ELTE Department of Complex Systems in Physics
[2] ELTE Doctoral School of Informatics

Kivonat: The application of deep learning in gigapixel whole slide image analysis has shown promising results in terms of accuracy and efficiency compared to traditional image analysis techniques. Transformer based models as the current state-of-the-art algorithms are designed to identify and classify various structures and patterns within the tissue, providing insights into the underlying pathology and helping in the diagnosis and treatment of diseases. We are currently working on multiple projects in this field including breast cancer stage prediction [1] and colorectal cancer detection [2].

Csabai István, Gellért Ákos, Pál Balázs (2022.01.01 - 2022.08.31)

ELTE Komplex Rendszerek Fizikája Tanszék

Publikáció: SARS-CoV-2 RBD deep mutational AlphaFold2 structures carry phenotypic information

Kivonat: A COVID-19 járvány az egész emberiség számára rendkívüli helyzetet teremtett, több millió emberéletet követelt és jelentős gazdasági visszaesést okozott. Ugyanakkor a nemzetközi kutatói közösség rövid időn belül minden eddiginél nagyságrendekkel nagyobb adathalmazt hozott létre, mely hozzájárulhat a járvány kialakulásának és dinamikájának megértéséhez, annak megfékezéséhez és hasonló pandémiák megakadályozásához. A GISAID és a COVID-19 Data Portal adatbázisokban több millió teljes SARS-CoV-2 genom található meg. A genetikai szekvenciákat a modern berendezéseknek köszönhetően viszonylag könnyen és gyorsan le lehet olvasni de nagyon nehéz pusztán a szekvenciák és a bennük gyülemlő mutációk alapján megmondani mennyire gyorsan terjedő, mennyire veszélyes az adott variáns. A genetikai információ fehérjékbe íródik át, majd a fehérjék térszerkezete, töltéseloszlása, kölcsönhatása a gazdaszervezet fehérjéivel határozzák meg a virus működését, a fenotípust. Összefoglalva, a genotípus-fenotípus problémakör a genetikai információk alapján a virus viselkedésének becslése.

Az elmúlt évben a rohamos ütemben fejloődő mesterséges intelligencia megközelítéssel sikerült egy olyan mérföldkövet elérni, ami jelentősen segítheti a genotípus-fenotípus kutatásokat. Az Alphafold2 módszer segítségével elfogadható idő alatt, kellő pontossággal meghatározható olyan nagy fehérjék térszerkezete. A gépi tanulás alapú Alphafold2 módszer jelentős számítási, elsősorban GPU kapacitást igényel.

Egy H2020 projekt keretében együttműködünk az EMBL-EBI szervezettel a SARS-CoV-2 genetikai archívum fejlesztésén. Célunk ennek kiegészítése minél több variáns fehérjéinek 3D szerkezetével és a szerkezetek segítségével a genotípus-fenotípus kérdés előremozdítása.

Menczer Andor (ELTE), Vízkeleti Áron (Wigner FK), Máté Mihály (Wigner FK) és Legeza Örs (Wigner FK) - (2022.09.01 - 2022.11.30)

Kivonat: Az olyan kvantumos rendszerek numerikus szimulációja, melyekben az atomi spinek vagy mozgékony elektronok közötti kölcsönhatás erős és nem lehet leírni ún. perturbációs módszerekkel a modern fizika középpontjában állnak. Ez azonban igen nagy kihívást jelent mert a számítógépes erőforrás általánosságban exponenciálisan skálázódik a rendszer méretével. Olyan algoritmusok fejlesztése, melyeknél ez polinomiális alakra hozható napjaink egyik legintenzívebben kutatott tudományterületének számít.

A sűrűségmátrix renormálási csoport (DMRG) algoritmus éppen egy ilyen módszer, aminek további nagy előnye, hogy a vonatkozó tenzor algebra a megmaradó kvantumszámok tükrében akár egymástól több millió független részfeladatra bontható. Mindez ideális környezetet biztosít MPI és GPU alapú masszív párhuzamosításhoz. Az Erősen korrelált rendszerek „Lendület” kutatócsoportunk e feladatokkal több mint két évtizede foglalkozik és az utóbbi időben elkészült egy új GPU alapú kernelünk Menczer Andor (ELTE mesterszakos diákunk) munkájának köszönhetően. A jelen projektben ezt kívánjuk tesztelni és a hatékonysági tesztek alapján tovább optimalizálni, illetve alkalmazni kétdimenziós elektronrendszerekre, erősen korrelált molekuláris klaszterekre és atommagok szimulációjára.

A projektben Menczer Andor (ELTE), Vízkeleti Áron (WignerFK), Máté Mihály (Wigner FK) és Legeza Örs (Wigner FK) vesznek részt. A forráskód Matlabban készült, a fordított stand-alon kód előállítása pedig a Matlab Compiler-rel történt. A kód tesztelését, finomhangolását és nagy rendszerekre való alkalmazását több lépcsőben kívánjuk elvégezni. A GPU kernel a Matlab Paralelization Toolbox, illetve a CUDA Coderrel készült. Első körben egy három hónapos időintervallumra kérünk számítási lehetőséget NVIDIA kártyákat elérő nodeok (cluster 1,2,3,4) valamelyikére.

Az eredményeket rangos nemzetközi folyóiratokban tervezzük publikálni, mint például korábbi munkáinkat is a vonatkozó területeken [1,2]

[1] The density matrix renormalization group algorithm on kilo-processor architectures: implementation and trade-offs, Csaba Nemes, Gergely Barcza, Zoltán Nagy, Örs Legeza, Péter Szolgay, Computer Physics Communications Volume 185, Issue 6, June 2014, Pages 1570-1581

[2] Massively parallel quantum chemical density matrix renormalization group method, Jiří Brabec, Jan Brandejs, Karol Kowalski, Sotiris Xantheas, Örs Legeza, Libor Veis, Computational Chemistry, https://doi.org/10.1002/jcc.26476

István Papp, Larissa Bravina, Mária Csete, Igor N. Mishustin, Dénes Molnár, Anton Motornenko, Leonid M. Satarov, Horst Stöcker, Daniel D. Strottman, András Szenes, Dávid Vass, Tamás S. Biró, László P. Csernai, Norbert Kroó (2022.01.01 - 2022.06.30)

Publikáció: Laser Wake Field Collider

Kivonat: A növekvő létszámú emberiség fejlődésének egyik kulcsa a hatékony, bőséges és környezetbarát energiatermelés. A ma ismert fizikai folyamatok közül hosszú távon erre a magfúzió alkalmas. Legígéretesebb, energia termelésre is alkalmazható módszer az inerciálisan bezárt fúzió. A tudomány jelen állása szerint ennek fejlődését visszafogják az összenyomás során keletkező hidrodinamikai instabilitások. Jelen kutatás ezek kialakulásának elkerülésére javasol megoldásokat két friss kutatási területből tanultakkal:
(i) egyidejű térfogati begyújtás [1], illetve
(ii) az abszorptivtás növelése nano-rúdak vagy nano-gömbök segítségével [2].
Az említett alapelvek alkalmazhatóak egy vonalon történő kétoldali lézer belövésnél is [3]. Hasonló kísérleti összeállítással már értek el sikeres eredményeket. Tanulmányozzuk a plazma gyorsítás hatásait az anyagban ,,ütköző" lézersugarak esetében. Ezek a vizsgálatok lézer fúzión kívül alkalmazhatóak más hasonló gyors fázisátalakulásoknál, vagy más anyagok hirtelen begyújtásánál.

Refernciák:
[1] L. P. Csernai and D. D. Strottman, “Volume ignition via time-like detonation in pellet fusion,” Laser Part. Beams. 33 (2), 279--282 (2015).
[2] L. P. Csernai, N. Kroo, and I. Papp, “Radiation dominated implosion with nano--plasmonics,” Laser Part. Beams. 36 (2), 171--178 (2018).
[3] L.P Csernai, M. Csete, I.N. Mishustin, A. Motornenko, I. Papp, L.M. Starov, H. Stöcker, N. Kroó, "Radiation dominated implosion with flat target", Physics of Wave Phenomena, 2020, accepted for publication.

István Papp, Larissa Bravina, Mária Csete, Igor N. Mishustin, Dénes Molnár, Anton Motornenko, Leonid M. Satarov, Horst Stöcker, Daniel D. Strottman, András Szenes, Dávid Vass, Tamás S. Biró, László P. Csernai, Norbert Kroó (2022.07.01 - 2022.12.31)

Kivonat: A fosszilis tüzelőanyagoktól való függésünk az elmúlt évszázadban egyre inkább nőtt, és ma már alternatı́v energiaforrásokra lesz szükségünk. A lézeres fúzió ı́géretes lehetőség a tiszta és biztonságos energiatermeléshez. Az eddigi legsikeresebb konfiguráció indirekt begyújtást használ, a céltárgy közvetetten gyullad be a külső aranyhengerből származó Röntgen sugárzástól. Miután a céltárgy összenyomódik, Rayleigh-Taylor instabilitások alakulnak ki.

A Wigner Fizikai Kutatóközpontban működő kutatócsoporok egyike a Nanoplazmonikus Lézeres Fúzió Nemzeti Kutatólaboratórium (NAPLIFE) célja a fúzió esélyének javı́tása nagy teljesı́tményű rövid lézerimpulzusokkal és céltárgygyártással, ötvözve a nehézion-ütközések és az optika legújabb felfedezéseit [1]. Célunk a rezonáns arany nanoantennák felületi plazmonikus hatásának szimulációs vizsgálata különböző monomer közegekben. A monomer csak kísérleti célokat szolgál, bizonyítani a nanorudak hatékonyságát. A plazmonhatás létfontosságú a projekt számára, mivel ezekkel tudjuk majd befolyásolni a céltárgy abszorpciós tulajdonságait. Tanulmányozzuk a különböző monomer rétegek különböző arany nanorészecske sűrűséggel való szennyezésének viselkedését, figyelembevéve a plazmonok élettartamát egy kinetikus modell segítségével [2]. Az eredmények elengedhetetlenek lesznek jövőbeli kísérletek tervezéséhez az ELI-ALPS Szeged lézeres létesítményében.

[1] L.P Csernai, N. Kroo and I. Papp, Radiation dominated implosion with nanoplasmonics, Laser and Particle Beams, Volume 36, Issue 2, June 2018 , pp. 171-178

[2] I. Papp, L. Bravina, M. Csete, et al., Kinetic model evaluation of the resilience of plasmonic nanoantennas for laser-induced fusion, PRX Energy, Vol. 1, Iss. 2 (2022)

Ernő Dávid, Dávid El-Saig, Zoltán Lehóczky és Gergely Gábor Barnaföldi (2021.12.01 - 2022.08.31)

Wigner RCP és Lombiq Technologies Ltd. együttműködés

Kivonat: A Lombiq Technologies Hastlayer terméke lehetővé teszi a .NET platform szoftverfejlesztőinek, hogy FPGA-kat gyorsítókártyákként használjanak. Standard .NET programokat tud ekvivalens hadverimplementációvá alakítani, és ezzel az erre alkalmas algoritmusokat automatikusan felgyorsítani és az energiafelhasználásukat csökkenteni. A fejlesztők továbbra is szokványos .NET programokat írnak, nincs szükség hardvertervezői tudásra.

A Hastlayerhez minden támogatott FPGA gyorsítókártya esetében el kell készíteni a futtatást lehetővé tevő firmware és szoftver komponenseket. A Wigner FK-val közösen korábban már elkészült több platform támogatása is (Microsoft Catapult platform és Xilinx Alveo FPGA kártya család). A most következő szakasz célja a Hastlayer futását lehetővé tenni beágyazott rendszereken is, mint pl. amilyenek a Xilinx Zynq FPGA család tagjaival szerelt FPGA kártyák.

A Wigner feladata kifejleszteni a Hastlayer által generált hardverkomponensek futtatásához szükséges firmware keretrendszert Xilinx Zynq FPGA-ra, illetve az FPGA-ba lévő ARM processzorokon futó Linux operációs rendszer szükséges szintű módosításait elvégezni.

Bíró Gábor, Papp Gábor, Barnaföldi Gergely Gábor, Majoros Balázs (2021. 06.01 – 2022. 08.31)

Wigner Fizikai Kutatóközpont és Eötvös Loránd Tudományegyetem

Kivonat: A világ legnagyobb részecskegyorsítóiban, mint amilyen a Nagy Hadronütköztető a CERN-ben vagy a Relativisztikus Nehézion-ütköztető a BNL-ben, több százezer kölcsönhatás történhet minden egyes másodpercben. A nagyenergiás nehézion-ütközések egy speciális részhalmazát képezik ezen eseményeknek, melyeknek célja az Univerzum keletkezésekor jelen lévő anyagnak, a kvark-gluon plazma tulajdonságainak a vizsgálata. A kísérletek mellett mindig szükség van numerikus számolásokra, például Monte Carlo eseménygenerátorokra. Ezen számolások azonban rendkívül számításigényesek: még egy modern CPU-val rendelkező gépnek is, a kísérleti adatok mindössze néhány másodpercének a szimulációja több órányi (akár több napnyi) gépidőt is igényelhet. Az LHC-nál történő fejlesztéseknek köszönhetően a jövőben ez még nagyobb kihívást jelent majd. A HIJING++ keretrendszer a nagyenergiás nehézion-fizikai Monte Carlo eseménygenerátorok következő generációja. A legújabb elméleti modellek és a beépített CPU párhuzamosítás segítségével képes lesz kihasználni a modern többmagos architektúrákat, ezáltal lecsökkenti a szükséges gépidőt és egyéb járulékos költségeket.

Stippinger Marcell, Telcs András (2022.01.01 - 2022.03.30)

Wigner Fizikai Kutatóközpont

Kivonat: A project célja olyan módszer kifejlesztése, amivel idősorok közötti oksági kapcsolat vizsgálható. A módszer lelke különböző feltételes idősorok Markovitás vizsgálata. A módszer középpontjában egy sor feltételes függetlenség vizsgálat van. Ezek végeredményét összesítjük majd egyszerű döntési fa vezet a konklúziohoz.

Kacskovics Balázs (2016.09.01 - 2021.05.31)

Témavezető: Dr. Vasúth Mátyás

Wigner Fizikai Kutatóközpont

Publikáció:The orbital evolution and gravitational waves of OJ 287 in the 4th post-Newtonian order

Kivonat: Bár a Gravitációs hullámok elso detektálása megtörtént 2016-ban a GW150914-el, még mindig rengeteg olyan egzotikus eset vár felfedezésre, mint a Zoom-Whirl pályával rendlekezo kettosök, Super massive feketelyuka, stb. Ezen és hasonló esetek vizsgálatára alkalmas a Wigner fk. Gravitációsfizikai csoportja által fejlesztett CBwaves programcsomag, amelyet a Post-Newtoni formalizmus tagjainak negyedrendjével és Hamiltoni formalizmussal fejlesztenénk tovább, illetve a régi kódot párhuzamos módszerek segítségével gyorsítanánk fel.

Bíró Gábor, Tanko-Bartalis Bence (2021. 07. – 2021. 09.)

Wigner Fizikai Kutatóközpont és Oxford University

Publikáció: Studying Hadronization by Machine Learning Techniques

Kivonat: A projekt célja gépi tanulási módszerek alkalmazása nagyenergiás részecskefizikai vizsgálatok elősegítéséhez. A nagyenergiás fizikában számos olyan numerikus szimuláció (pl. Monte Carlo eseménygenerátorok) létezik, melyek rendkívül számításigényesek. Ezen nagy számítási kapacitást igénylő, specifikus részecskefizikai kalkulációkat végző algoritmusok fejlesztését és tesztelését, valamint hardveres gyorsítását jelentősen elősegíthetik a gépi tanulás alapú módszerek használata.

Kovács Tamás, Kővári Emese, Forgács-Dajka Emese (2022.01.01 - 2022.03.30)

Eötvös Loránd Tudományegyetem, Asztrofizikai és Űrtudományi Centrum

Kivonat: Napjaink bolygókutatásában a hosszú idejű stabilitásvizsgálat alapvető jelentőségű. Mindamellett, hogy a megfigyelési adatok egyre nagyobb mennyiségben állnak rendelkezésünkre és ezáltal egyre pontosabb bolygópályákat szolgáltatnak, a klasszikus stabilitásvizsgálat elengedhetetlen kelléke a gravitációs N-test probléma megoldása és a fázistrajektóriák elemzése. Egy olyan módszert alkalmazunk a bolygórendszerek stabilitásvizsgálatára, melynek alapja a megfigyelt mennyiségekből származtatott általánosított Rényi-entrópia. Jelen munkában a megfigyelt mennyiség, az exobolygó kutatásban jól alkalmazható, központi égitest radiális sebessége. Ebből fejtjük vissza a fázistérbeli viselkedést, majd a Poincaré-féle visszatérési idők segítségével határozzuk meg egy adott mozgás entrópiáját, komplexitását. Nagy teljesítményű számítógépek segítségével lehetőségünk nyílik a fázistér rekonstrukciójára, valamint a hosszú idősorokból származó lineáris algebrai feladatok elvégzésére. Eredményeink azt mutatják, hogy az entrópia-alapú megközelítés jó egyezést mutat a klasszikus káoszdetektálási módszerekkel.

Dr. Papp Gábor (ELTE), Bíró Gábor (Wigner FK), Feiyi Liu (ELTE), Xiangna Chen (CCNU, Wuhan), Dudás Bence (ELTE), Misur Patricia (ELTE) (2021.06.01-08.31)

Kivonat: A műtéttel nem hozzáférhető lokalizált rákos daganatok elpusztításának egyik hatékony módja a protonnal (vagy annál nehezebb He, illetve C ionokkal) történő sugárkezelés. Az eljárás során általában egy kezelés elég a hagyományos sugárterápiával szemben, mivel a proton igen jól fókuszálhatóan, kb. mm-es pontossággal tudnak roncsolni (a nehezebb ionok még nagyobb pontossággal). Azonban, mivel a proton és a gamma sugarak behatolási profilja különböző, a CT-s tomográfia nem kalibrált a proton nyalábra, és nem teszi lehetővé a készülék pontos beállítását, aminek következtében a gyakorlatban messze az elméleti határnál pontatlanabb a kezelés. A nagyobb pontosságot proton tomográfiával lehet elérni, amihez a kezeléshez használt protonnyalábot használjuk, nagyobb energián. A testen áthaladó részecskék detektálására egy a CERN technológián alapuló ALPIDE chipeken alapuló detektorrendszert fejlesztettünk ki a nemzetközi pCT együttműködés (https://wiki.uib.no/pct/index.php/Main_Page) keretében. Mivel a jelek feldolgozása időigényes folyamat, ezért azt idegháló alkalmazásával szeretnénk gyorsítani: a cél egy olyan ideghálózat kifejlesztése és betanítása, mely a detektorjelek alapján képes megmondani a testből kilépő protonok irányát és energiáját. Több szögben ezeket megmérve előállítható a vizsgált terület tomográfiás képe, és kiszámolhatóak a kezeléshez szükséges adatok.

Dávid Ernő, Ván Péter, Fenyvesi Edit (Wigner FK), Tóth Gyula (BME); Szondy György (Creasis Kft) (2021.02.01-2021.03.31)

Kivonat: A korszerűsített Eötvös-ingáknál a torziós szál szőghelyzetét, azaz elfordulásának irányát a skáláról készített fényképek feldolgozásával állapítjuk meg. A képek kiértékelése a számok elolvasásával, illetve a kép középpontjának meghatározásából áll. A az össze vonal felhasználásaval, a kép Fourier-analízisével ez nagyon pontosan, a skálaosztás századrészének pontosságával megtehető. Normál mérés során az ingák másodpercenként két képet rögzítenek. Az így keletkező nagy mennyiségű képet indokolt esetekben újra kiértékeljük és ehhez szeretnénk felhasználni a GPU labor számítási kapacitását. Jelenleg egy hónapnyi képanyagot kell feldolgoznunk, ez saját számítógépeinken több hétig is eltarthat. A későbbiekben szükség szerint vennénk igánybe a labor számítási kapacitását.

Forgács-Dajka Emese (2020.10.12-2021.12.31)

Eötvös Loránd Tudományegyetem

Kivonat: A középmozgás rezonanciák fontos szerepet játszanak a Naprendszerbeli égitestek dinamikájának formálásában. Általában egy nagybolygó és egy kis égitest között lépnek fel, pl. a Hilda család kisbolygói, amelyek 3:2-es, míg a trójai kisbolygók 1:1-es középmozgás rezonanciában vannak a Jupiterrel. Forgács-Dajka, Sándor & Érdi (2018) a rezonanciaváltozó geometriai jelentése alapján egy hatékony módszert dolgozott ki és mutatott be, mely segítségével minden előzetes feltevés nélkül könnyen megtalálhatóak a középmozgás rezonanciák. A FAIR módszer hatékonysága könnyen bemutatható már ismert kisbolygó-családok középmozgás rezonanciában lévő tagjai esetében, amelyek valamely nagybolygóval állnak középmozgás rezonanciában. A Hungária kisbolygók családja a fő kisbolygó-övben, a Mars és a Jupiter pályája között keringenek a Nap körül. Ebben a kutatásban a FAIR módszert alkalmazva vizsgáljuk a dinamikai szempontból lényeges középmozgás rezonanciákat a Mars és a Jupiter nagybolygókkal. Vizsgálatunk az egyes rezonanciák alapján a Hungária kisbolygók új alcsaládjait tárhatja fel, ezen felül a kisbolygók dinamikai és fizikai tulajdonságai közti esetleges korrelációk feltérképezését is elvégezzük.

Publikáció: Astronomy & Astrophysics, Volume 657, id.A135 DOI: 10.1051/0004-6361/202141719 arXiv: arXiv:2110.11745 Publisher link: https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2022/01/aa41719-21.pdf

Kubicskó Károly, Farkas Ödön (2020.06.01 - 2020.11.30)

Eötvös Loránd Tudományegyetem, Szerves Kémia Tanszék

Kivonat: Az előző kutatásunk során igazoltuk, hogy MAO-A enzim iminium kationná oxidálja N,N-DMT molekulát. Jelen projekt során az oxidált dimetiltriptamin, azaz az indol-3-N,N-dimetiletániminium kation (imDMT+) hidrolízisének mechanizmusát vizsgáljuk számítógépes kémiai módszerekkel. Célunk olyan reakciómechanizmus keresése, ami biológiai körülmények között gyorsan végbemegy, összhangban áll a meglévő kísérletekkel.

Publikáció: Quantum chemical study of the hydrolysis of oxidized endogenous psychedelic N,N-dimethyltryptamine

Dávid Ernő, El-Saig Dávid, Lehóczky Zoltán és Barnaföldi Gergely Gábor (2020.01.01 - 2020.11.30)

Wigner Fizikai Kutatóközpont és Lombiq Technologies Ltd. együttműködés

Publikáció: Implementing Hastlayer support for Xilinx SoC Zynq FPGA family

Kivonat: A Lombiq Technologies Hastlayer terméke lehetővé teszi a .NET platform szoftverfejlesztőinek, hogy FPGA-kat gyorsítókártyákként használjanak. Standard .NET programokat tud ekvivalens hadverimplementációvá alakítani, és ezzel az erre alkalmas algoritmusokat automatikusan felgyorsítani és az energiafelhasználásukat csökkenteni. A fejlesztők továbbra is szokványos .NET programokat írnak, nincs szükség hardvertervezői tudásra.

A Hastlayernek minden szükséges FPGA-t egyenként támogatnia kell. Korábban csak egyet támogatott, ami tesztelésre alkalmas, de nagy számításigényű alkalmazásokhoz nem elegendő. A Wigner FKI-val nem rég befejezett együttműködés célja volt, hogy a rendszer a Microsoft Catapult platform nagy teljesítményű FPGA-it is támogassa. A Wigner feladata az FPGA-oldali hardver keretrendszer létrehozása volt, ami a Hastlayer automatikusan létrehozott hardverkomponenseit teszi működőképessé.

A jelenlegi projekt hasonló, de célja, hogy a Hastlayer támogasson minden SDAccel-kompatibilis Xilinx FPGA-t. Ez a Hastlayert használó alkalmazásoknak a lehetőségek széles tárházát fogja kinyitni a nagyméretű SDAccel-kompatibilis FPGA termékcsalád elérhető tételével. Ezek az FPGA-k mind saját adatközpontokban használva, mint több felhőszolgáltatónál elérhetők.

Forgács-Dajka Emese, Dobos László, Ballai István (2021.01.01-2021.09.30)

Eötvös Loránd Tudományegyetem, John Hopkins University és Sheffield University

Kivonat: A napaktivitás jelenségeinek megfigyelése nagy múltra tekint vissza, így lehetőségünk van hosszú időskálán történő vizsgálatok készítésére. Célunk a napfoltcsoportok területének időfejlődésének tanulmányozása egy 130 évet felölelő, különféle adatbázisokból álló, de konzisztens nagy mintában, a legmodernebb statisztikai módszerekkel. A gondosan leválogatott, de véletlenszerű minta esetében Bayes-modellt alkalmazunk, melynek segítségével a napfoltok teljes területére ferde normális függvényt illesztve meghatározzuk a folt növekedésének és bomlásának ütemét és az esetleges aszimmetriát. Ezen eljárás nagy előnye, hogy az olyan foltcsoportok esetén is megkaphatjuk a teljes élettartamra vonatkozó tulajdonságokat (pl. élettartam, fejlődési szakaszok különböző részei, mint felfutási, lefutási rész), melyekről nincsenek teljes adatsorok a megjelenéstől az eltűnésig. Ennek oka a megfigyelésben keresendő, azaz a Nap forgása miatt a foltcsoportok teljes életciklusa nem követhető végig minden esetben. Eredményeink robosztus módon alátámasztják azt a feltételezésünket, hogy a foltcsoportoknak két típusa van: (i) egy a megjelenést követően gyorsan kifejlődő, de lassabban lebomló, illetve (ii) egy lassabban felfutó, gyorsabban lecsengő. Emellett a modellparaméterek segítségével vizsgáltuk a napfoltcsoportok élettartamát, illetve az élettartam, maximális terület közötti összefüggéseket is.

Publikáció: Astronomy & Astrophysics, Volume 653, id.A50, 10 pp. DOI: 10.1051/0004-6361/202140731 arXiv: arXiv:2106.04917 Publisher link: https://www.aanda.org/articles/aa/pdf/2021/09/aa40731-21.pdf

Zimborás Zoltán, Nagy Dániel, Németh András, Németh Gábor (2020.05.22-2020.12.31)

Wigner Fizikai Kutatóközpont, Eötvös Loránd Tudományegyetem Természettudományi Kar és Informatikai Kar,Ericsson Research

Kivonat: Az utóbbi években az első kísérleti kvantumszámítógépek megjelenésével párhuzamosan a kvantumalgoritmusok fejlődése is jelentősen felgyorsult. A kvantumszámítás nagy előnye, hogy több qubit összefonódásának megavalósítása során a Hilbert-tér dimenziója exponenciálisan növekszik ezért, egy kvantumszámítógép potenciálisan exponenciálisan hatékonyabb a klasszikus számítógépeknél. Ezen kívül a kvantummechanika törvényei lehetővé tesznek olyan számítási eljárásokat és kommunikációs protokollokat, amelyek klasszikusan egyáltalán nem valósíthatók meg. Azonban a jelenleg elérhető kísérleti kvantumszámítógépek viszonyalg kevés, néhány tíz qubitet tartalmaznak és meglehtősen zajosak. Ezért a kvantumalgoritmusok fejlesztése során elengedhetetlen a nagyteljesítményű klasszikus számítógépek használata, hogy ezeket az algoritmusokat költség- és időhatékonyan tudjuk szimulálni. Továbbá a jelenlegi kutatások egyik kulcsfontosságú irányzata az úgynevezett hibrid kvantum-klasszikus algoritmusok fejlesztése, amely során szükséges a modern GPU-k használata, és ezek összehangolása a kísérleti kvantum-processzorokkal.

Kadlecsik József (2019.12.01 - 2020.2.29)

Wigner FK, SzHK

Publikáció:Vízfelszíni sokszögörvények laboratóriumi vizsgálata

Kivonat: Ha egy folyadékkal töltött hengeres edény alsó felületének közelében egy lemezt forgatunk, akkor bizonyos paraméterek mellett a folyadék felületének alakja sokszög formát vesz fel (a Szaturnusz északi sarka fölött hasonló stabil felhőforma figyelhető meg). A projekt célja a jelenség modellezése a Navier-Stokes egyenletek numerikus megoldásával az adott határfeltételek mellett és a "hezitáló" esetek keresése.

Légrády Dávid, Tolnai Gábor, Hajas Tamás, Pázmán Előd (2021.06.01 - 2022.04.30)

BME Nukleáris Technikai Intézet

Publikáció: Full Core Pin-Level VVER-440 Simulation of a Rod Drop Experiment with the GPU-Based Monte Carlo Code GUARDYAN

Kivonat: The GUARDYAN (GPU Assisted Reactor Dynamic Analysis, developed at BME Institute of Nuclear Techniques) Monte Carlo code directly follows the time evolution of the neutron field in a nuclear reactor. Contrary to the conventionally applied deterministic (i.e. non-Monte Carlo) or Monte-Carlo based techniques relying on quasistatic approximations modelling errors are minimal for GUARDYAN. For a fast evolving („hard”), localized transients even the magnitude of the modelling errors posed by conventional techniques can hardly be estimated, and experimental confirmation due to nuclear hazards is out of question. Therefore, simulations with GUARDYAN could be set as a gold standard for other computational methods. The project aims at the simulation of a rod ejection transient in a full-scale currently operational nuclear power plant type (VVER-440) using the code GUARDYAN.