Структура

Cотрудничество и услуги

• Математические модели и методы исследования операций и оптимизации производственной, транспортной и складской логистики.
• Разработка алгоритмов анализа геномных и протеомных данных, моделирования биологических систем.
• Разработка методов компьютерного моделирования и генерации новых лекарственных соединений на основе технологий искусственного интеллекта.

Результаты научных исследований и разработки

• Разработана теория параметрической декомпозиции экстремальных задач. В последующем сотрудниками лабораторий математической кибернетики и исследования операций разработана теория расширенной параметрической декомпозиции.
• Введено понятие приоритето-порождающего функционала и разработан общий подход к оптимизации таких функционалов на множествах перестановок частично упорядоченных элементов с заданным разбиением элементов на группы. Показано, что в ряде задач построения оптимальных расписаний целевая функция является приоритето-порождающей.
• Исследована сложность задач теории расписаний при фиксированном числе требований и приборов. Доказана NP-трудность задачи оптимального обслуживания тремя приборами трех требований. Результаты об NP-трудности верны для любого регулярного критерия оптимальности как в случае одинаковых маршрутов обслуживания требований, так и в случае различных маршрутов. Разработаны полиномиальные алгоритмы оптимального обслуживания двух требований с неограниченным числом стадий обслуживания при произвольном регулярном критерии оптимальности (как с разрешением прерываний операций, так и без прерываний).
• Разработаны полиномиальные алгоритмы решения задач построения расписаний с назначением директивных сроков в зависимости от длительности обслуживания требований. Предложены подходы к решению задач, в которых отдельные директивные сроки являются жесткими, а для остальных предусмотрен штраф за нарушение директивных сроков.
• Разработаны общие подходы к построению Ɛ-приближенных алгоритмов для задач оптимизации. Разработаны полиномиальные Ɛ-приближенные алгоритмы решения многочисленных задач дискретной оптимизации и теории расписаний. Предложен метод улучшения оценок оптимального значения целевой функции для представительных классов задач оптимизации.

Среди наиболее значимых результатов, полученных после 2005 года, можно отметить:

• Общие схемы построения эффективных приближенных алгоритмов решения задач оптимизации, теория построения расписаний обслуживания требований партиями, методы решения задач промышленной и транспортной логистики, общие подходы к установлению вычислительной сложности задач, алгоритмы определения линейной структуры молекул ДНК, модели и алгоритмы построения расписаний для многопроцессорных вычислительных систем, динамическое управление ценами в гостиничном бизнесе, оптимизация покупок в Интернете, построение оптимальных маршрутов и навигация пешеходов, минимизация риска в пассажирских авиаперевозках, оптимальное проектирование зарядной инфраструктуры электробусов.
• Стабильный метод решения неопределенных (интервальных) задач теории расписаний и балансирования сборочных линий; сетевые методы построения оптимальных расписаний для многостадийных обслуживающих систем, включающих как идентичные машины, способные обрабатывать одно и то же множество операций, так и разные машины, способные обрабатывать разные типы операций; на основе моделей задач теории расписаний в виде смешанных графов и мультиграфов; классы задач теории расписаний с критериями минимизации длины расписания или максимального временного смещения, которые эквивалентны задачам поиска оптимальных раскрасок вершин смешанных графов, определяющих исходные данные соответствующих задач теории расписаний.
• Эффективные алгоритмы сегментации и анализа трехмерных изображений на основе деформируемых моделей, обработки и визуализации томографических изображений для поддержки планирования ортопедических операций, реконструкции трехмерных сцен по нескольким изображениям.
• Алгоритмы анализа и прогнозирования структурных изменений белков при взаимодействии, моделирования трехмерных структур димерных белковых комплексов с различными начальными условиями, поиска мутаций в геномах микроорганизмов, статистически связанных с устойчивостью к лекарственным препаратам.
• Подходы компьютерного скрининга и идентификации потенциальных ингибиторов вируса иммунодефицита человека ВИЧ-1 на основе высокоаффинных лигандов белков оболочки вируса, коронавируса SARS-CoV-2, микобактерии туберкулеза и др., алгоритмы глубокого обучения и молекулярного моделирования для конструирования потенциальных кандидатов в лекарства для различных молекулярных мишеней.

Выполнены индустриальные и социальные проекты: алгоритмы и программное обеспечение гибкого производственного участка (Украина), планирование работы цеха мелкосерийного производства (Россия), модели, методы, алгоритмы и программное обеспечение контроля медицинской процедуры гипертермии для Института онкологии и медицинской радиологи (Беларусь), планирование рабочей силы производственной линии (Франция), маршрутизация доставки нефтепродуктов (Россия), многокритериальная маршрутизация и навигация пешеходов (Евросоюз), оптимизация операций электрического транспорта (Евросоюз), математические и программные средства для построения расписания работы отделочной фабрики (Беларусь), методы и программное обеспечение для оценки и повышения безопасности хранения артиллерийских боеприпасов (Беларусь), методы и программное обеспечение для решения оптимизационных задач в процессе клиринга межбанковских платежей (Беларусь), построения расписания работы параллельных приборов при динамически изменяющихся оценках параметров требований (США).

Выполнены многосторонние и двусторонние исследовательские и образовательные проекты при финансовой поддержке ИНТАС, МНТЦ, TEMPUS, PICS, FP6, FP7, ERA-NET, ANSO, Армении, Германии, Китая, Люксембурга, Норвегии, Польши, России, Франции.

Достижения

• Премия Ленинского комсомола Беларуси за цикл работ «Комбинаторные алгоритмы решения задач оптимального планирования и проектирования».
• Государственная премия Республики Беларусь в области естественных наук за цикл работ «Модели и методы теории расписаний».
• Премия НАН Беларуси за монографию «Теория расписаний. Групповые технологии».
• Государственная премия Республики Беларусь в области естественных наук за цикл исследований “Распознавание и анализ стохастических данных и цифровых изображений”.
• Четвертое место в списке самых цитируемых ученых Беларуси (М.Я. Ковалев).
• Победитель конкурса 2015 года «ТОП-10» результатов деятельности ученых Национальной академии наук Беларуси в области фундаментальных и прикладных исследований за обнаружение на основе компьютерного скрининга и моделирования новых низкомолекулярных химических соединений с ароматическими фрагментами, формирующих перспективные базовые структуры для создания эффективных лекарственных препаратов против ВИЧ/СПИД с широким спектром нейтрализующего действия.
• Премия Национальной академии наук Беларуси «Компьютерный дизайн потенциальных ингибиторов ВИЧ-1, перспективных для создания противовирусных препаратов нового поколения».
• Победитель конкурса 2020 года «ТОП-10» результатов деятельности ученых Национальной академии наук Беларуси в области фундаментальных и прикладных исследований за идентификацию методами компьютерного скрининга и молекулярного моделирования потенциальных ингибиторов коронавируса SARS-CoV-2.
• Межгосударственная премия «Звезды Содружества» в области науки и образования.