Презентация продукта компании ООО "Альтаир" - пакета APS (Advanced Particle Simulator)

1. Программный комплекс многоуровневого
моделирования динамики дискретных систем
«Advanced Particle Simulator»
ИНФОРМАЦИОННЫХ Асонов Игорь
ТЕХНОЛОГИЙ

2. Идея
 Создать ПО (APS) для моделирования динамики
дискретных систем на различных масштабных уровнях
 APS будет применяться для решения фундаментальных и
прикладных задач нанотехнологий, пищевой,
фармацевтической, горно-добывающей, химической и
других отраслей промышленности

3. Методы моделирования дискретных систем
Молекулярная динамика (MD) – метод моделирования
атомарных систем, основанный на численном
интегрировании уравнений движения
взаимодействующих частиц (атомов, молекул)
Метод дискретных элементов (DEM) – метод
моделирования динамики гранулированных сред,
учитывающий вращательные степени свободы частиц
Гидродинамика сглаженных частиц (SPH) –
бессеточный метод решения уравнений механики
сплошных сред (жидкостей, газов, твердых тел)

4. Метод динамики частиц
Представление вещества в
виде совокупности частиц,
движущихся согласно
уравнениям динамики при
заданных законах
взаимодействия
Простейшая сила взаимодействия
Расстояние
Равновесное разрыва связи
расстояние
Прочность
связи
Исчезновение связи
на расстоянии

5. Задачи, решаемые методом динамики частиц
N
O O

6. PEST-анализ потенциального рынка пакета
ПОЛИТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВЛИЯНИЕ ЭКОНОМИКИ
 Поддержка государством научных  Медленное развитие малого
проектов, связанных с внедрением наукоемкого бизнеса из-за
высоких технологий необходимости крупных
 Выделение больших средств на инвестиций
научно-исследовательские и  Появление и развитие венчурных
федеральные университеты и фондов, бизнес-инкубаторов и
университеты с особым статусом т.д.
СОЦИОКУЛЬТУРНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ТЕНДЕНЦИИ ИННОВАЦИИ
 Рост интереса общества к высоким  Повсеместное внедрение
технологиям компьютерных технологий (в
 Омоложение научных и частности - систем
производственных кадров компьютерного моделирования).

7. Команда проекта
Антон Кривцов
ООО «Альтаир» Научный руководитель. Профессор, доктор
физико-математических наук. Опыт работы в
области – более 15 лет
 Костяк - сотрудники Политехнического
Университета (СПбГПУ) Виталий Кузькин
Помощник научного руководителя . Кандидат физико-
 Более 10 лет разработки наукоемкого ПО математических наук. Специалист в области
для моделирования методом динамики математического моделирования наноструктур
частиц
Игорь Беринский
 Успешное применение метода динамики Коммерческий директор. Кандидат физико-
частиц в научно-исследовательских математических наук, магистр менеджмента, имеет
успешный опыт работы в научных стартапах.
проектах и хоздоговорных работах
Александр Ле-Захаров
 Более 100 публикаций по теме проекта в Программист. Кандидат физико-математических
ведущих российских и зарубежных наук. Опыт работы в IT – более 7 лет, в т.ч. в стартап
журналах, 3 монографии области
 1 докторская и 3 кандидатских Игорь Асонов
диссертации по теме проекта Специалист-тренер. Опыт в программировании,
преподавании и в создании образовательных
начинаний. Выход на ведущие ФМЛ СПб.

8. Избранные публикации по проекту
(1999-2012гг.)
 Krivtsov A.M., Kuzkin V.A. Derivation of Equations of State for Ideal Crystals of Simple Structure // Mech. Solids. 46 (3), 387-399 (2011)
 Kuzkin V.A., Krivtsov A.M. Description for mechanical properties of graphene using particles with rotational degrees of freedom // Doklady Physics, 2011,
Vol. 56, No. 10, pp. 527–530.
 E.A. Podolskaya, A.Yu. Panchenko, A.M. Krivtsov. Stability of 2D triangular lattice under finite biaxial strain // Nanosystems: Physics, Chemistry,
Mathematics. 2011, 2 (2), p. 84–90.
 Kovalev O.O., Kuzkin V.A. Analytical expressions for bulk moduli and frequencies of volumetrical vibrations of fullerenes C20 and C60 // Nanosystems:
Physics, Chemistry, Mathematics, 2011, 2 (2), P. 65–70
 Kuzkin V.A. Interatomic force in systems with multibody interactions // Phys. Rev. E 82, 016704 (2010)
 Berinskii I.E. , Krivtsov A.M. On Using Many-Particle Interatomic Potentials to Compute Elastic Properties of Graphene and Diamond. Mechanics of Solids,
2010, Vol. 45, No. 6, pp. 815-834.
 Krivtsov A.M. Molecular dynamics study of chemically induced phase transformation // Proceedings of XXXVIII International Summer School –
Conference "Advanced Problems in Mechanics". 2010, pp.363-374.
 Loboda O.S., Krivtsov A.M. Determination mechanical properties of nanostructures with complex crystal lattice using moment interaction at
microscale. Scale effect in elastic properties. // Reviews on advanced materials science. 2009, Vol. 20, № 2.
 Berinskii I.E. , Ivanova E.A., Krivtsov A.M., Morozov N.F. Application of Moment Interaction to the Construction of a Stable Model of Graphite Crystal
Lattice // Mechanics of Solids, 2007, Vol. 42, No. 5, pp. 663-671.
 Krivtsov A.M., Pavlovskaia E.E., Wiercigroch M. Impact Fracture of Rock Materials Due to Percussive Drilling Action // Proceedings of International
Conference "XXI International Congress of Theoretical and Applied Mechanics", 15 - 21 August 2004, Warsaw, Poland.
 Gilabert F.A., Krivtsov A.M., Castellanos A. Computer simulation of mechanical properties for powder particles using Molecular Dynamics // Proceedings
of the XXX Summer School "Advanced Problems in Mechanics", St.-Petersburg, Russia, 2003.
 Krivtsov A.M., Wiercigroch M. Molecular Dynamic Simulation of Mechanical Properties for Polycrystal Materials // Materials Physics and Mechanics,
2001, 3(1), 45-51.
 Krivtsov A.M. Computer Simulation of Spall Crack Formation // Structural Dynamics - EURODYN '99, Fryba & Naprstek (eds), 1999, Balkema, Rotterdam,
475 - 477

9. Оборудование
 Компактные супер-ЭВМ (2 шт.)
- пиковая производительность - 1,1 Тфлопс;
- количество процессорных ядер - 144;
- частота процессора - 1,9 ГГц;
- оперативная память 2-8 Гбайт на ядро;
 Персональные компьютеры (5 шт.)
- Процессор: Intel Core i7
- RAM: DDR3, 12 Гб
 Ноутбуки (> 10 шт.)
 Офисная техника

10. Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН
МВС-100K
Пиковая производительность - 227,84 TFlops (сравнимо с мощностью 2300 ПК)
Конфигурация создана преимущественно на базе Intel Xeon E5450 3GHz 8GB RAM

11. Партнеры проекта
Institute of Solids Process Engineering and Particle Technology,
Hamburg University of Technology,
Professor Stefan Heinrich
Санкт-Петербургский государственный
политехнический университет
Учреждение российской академии наук
институт проблем машиноведения РАН

12. Концепция М 5
 Методы моделирования
 Молекулярная динамика (MD)
 Дискретные элементы (DEM)
 Гидродинамика сглаженных частиц (SPH)
 Многомасштабность
 Мультидисциплинарность
 Многопроцессорность
 Модифицируемость (API для всего)

13. Ноу-хау, используемые при разработке
 Эффективный алгоритм расчета сил (электро-магнитных,
гравитационных) для моделирования на МВС
 Эффективный алгоритм поиска соседей
 Моментный потенциал для моделирования
механических свойств углеродных наноструктур
 Физически корректная модель для описания упругих
связей между частицами в DEM
 Алгоритм моделирования динамики частиц в газе

14. Структура пакета
Уже есть В планах
Контроллеры Препроцессор
Препроцессор
(начальные условия) движения +CAD import
Модели
Модели
взаимо-
Решатель взаимодействия Решатель действия
+API
Визуализация Визуализация Расчет
макропараметров
Игровое обучение

15. Обучение в игровой форме
Онлайн-портал для рейтинга,
выкладывания идей, моделей,
взаимопомощи и др.
Работа над реальными научными
проблемами в игровой форме
(по примеру, Fold.It)

16. Обучение в игровой форме
Microsoft Kinect

17. Существующие примеры работы пакета
Нано Микро
графеновый резонатор вибрационное разделение
Мезо Макро
вибрационное сверление тест Шарпи – ударная вязкость

18. Возможные области применения пакета
• Горно-добывающая, горно-перерабатывающая промышленности
– вибрационное сверление, измельчение
– сегрегация, виброразделение, вибротранспортировка
• Фармацевтическая промышленность
– грануляция
– аппараты с кипящим слоем, сушилки, мельницы
• Химическая промышленность
– гранулированные удобрения
• Порошковая металлургия
– спекание порошков
• Нанотехнологии
– разработка графеновых резонаторов
– исследование свойств нанотрубок
• Научно-исследовательская деятельность
• Образование

19. Использование в образовании
Пакет APS будет использоваться в школьнах, ВУЗах и
учреждениях доп. образования в рамках курсов
– физики
– механики деформируемого твердого тела
– гидродинамики
– компьютерного моделирования
– программирования
– нанотехнологий
– …
 Наглядность
 Интерактивность

20. Потенциальные покупатели
• Пищевая, химическая промышленность:
– Nestle
– Pfizer
– Procter&Gamble
• Металлургия, горно-добывающая,
горно-перерабытывающая промышленность:
– МЕХАНОБР Техника
– Astec Inc.
– Martin Engineering
– Haald Engineering
– VR Steel (Pty) Ltd
• Учебные заведения в РФ и за рубежом
• НИИ и учреждения РАН

21. Обзор рынка программ для компьютерного
моделирования дискретных систем
 Accelrys
 AMBER
 DEM Solutions
$ 300 млн./год
 YASARA
 Rockfield SW
…

22. Взаимодействие Цена
Название пакета MD DEM SPH Интерфейс
в игровой форме (тыс.руб.)
APS + + + + + 100
AMBER + - - + - 600
Materials
_Studio + - - + - 1000
EDEM - + - + - 1000
LAMMPS + + - - - -
YASARA + - - + - 200
ELFEN - + - + - 500
SPARTACUS - - + + - 550

23. Способы монетизации
Услуги Продукты
 Оплата за расчеты,  Образовательная версия
а не за простой APS
 Расчеты в облаке  Полная (коммерческая)
 Магазин продажи модулей версия APS
 Техническая поддержка
 Trial по времени расчетов

24. Прибыль проекта (руб.)
Год 1 год 2 год 3 год
Коммерческие
210 000 1 000 000 6 000 000
версии APS
Образовательные
35 000 1 000 000 5 000 000
версии APS
Услуги 5 000 50 000 150 000

25. Затраты на выполнение проекта
Средства фонда (руб.)
1 год проекта 2 год проекта 3 год проекта Итого
1 000 000 2 000 000 3 000 000 6 000 000
Привлеченные инвестиции (руб.)
1 год проекта 2 год проекта 3 год проекта Итого
800 000 2 000 000 4 000 000 6 800 000

26. Затраты первого года развития проекта
Наименование статей затрат Сумма, руб.
заработная плата 877 192
начисление на заработную плату 122 808
Итого 1 000 000
Наименование статей затрат Сумма, руб.
заработная плата 490 807
начисления на заработную плату 68 713
аренда помещения 50 000
маркетинг и организация продаж 100 000
участие в международных и всероссийских конференциях 50 000
прочие расходы 40 480
Итого 800 000

27. Коммерческая привлекательность
Финансовый анализ проекта показывает,
что инвестиции в размере 12,8 млн. руб.
при выполнении представленной
сбытовой политики окупаются за 3-4 года
с момента начала реализации продукта