Patrick E. Farrell je profesorem v oboru numerické analýzy na Univerzitě v Oxfordu a tutorial fellow na Oriel College v Oxfordu. Zabývá se numerickým řešením parciálních diferenciálních rovnic, se zaměřením na metody konečných prvků, bifurkační analýzu nelineárních PDE, adjointní techniky, jejich aplikaci a automatizaci, předpodmínění a rychlé řešiče. Byl oceněn např. Londýnskou matematickou společností a Společností pro průmyslovou a aplikovanou matematiku.
Patricka E. Farrella, jednoho z hlavních přednášejících konference HPCSE 2024, pořádané národním superpočítačovým centrem IT4Innovations, jsme měli příležitost vyzpovídat.
Vaše studia a kariéra jsou plné matematiky. Pamatujete si, kdy vás matematika a následně výpočetní fyzika tolik fascinovaly, že jste se rozhodl je studovat a věnovat se jim profesně?
Farrell: Zhruba od svých 15 let jsem si byl po přečtení Fermatovy poslední věty od Simona Singha jistý, že chci studovat matematiku. Nyní je pro mě velkou ctí, že pracuji na stejném oddělení jako Andrew Wiles, hvězda této knihy.
Používáte ve své práci superpočítače? Které konkrétně?
Farrell: Používám britský národní superpočítač ARCHER2. Příležitostně také využívám superpočítač Oxfordské univerzity či systém Isambard.
Na konferenci HPCSE 2024 jste prezentoval téma "Reynolds-robustní řešiče pro problémy nestlačitelného proudění". Můžete pro ty, kteří se nemohli zúčastnit, vysvětlit zaměření a význam vašeho výzkumu v této oblasti?
Farrell: Řešení lineárních systémů typu Ax = b je ústřední úlohou numerické simulace. Přímé metody, jako je LU faktorizace řídkých matic nejsou vhodné pro velmi rozsáhlé problémy, a proto se na superpočítačích obvykle používají předpodmíněné iterační metody, jako je GMRES. Klíčovou vlastností, kterou od předpodmiňovače požadujete, je robustnost vůči parametrům: to znamená, že počet iterací GMRES se příliš nemění při změně parametrů problému. Ve své přednášce jsem popsal specializované předpomínění pro nestlačitelné Navierovy-Stokesovy rovnice, které vykazuje pozoruhodnou robustnost s ohledem na měnící se Reynoldsovo číslo.
Mezi různými aplikacemi vašich numerických technik v oblasti obnovitelné energie, kardiální elektrofyziologie, glaciologie, magnetohydrodynamiky, kvantové mechaniky a tekutých krystalů, na který nedávný úspěch jste nejvíce hrdý a proč?
Farrell: Z vědeckého hlediska zmíním dva: vytvoření nové teorie smektických kapalných krystalů, která na základě jediného energetického funkcionálu reprodukovala různé experimentální jevy, a objev nových řešení Boseho-Einsteinových kondenzátů v kvantové mechanice. Z osobního hlediska byla jednou z nejpřínosnějších moje práce na inverzních problémech v glaciologii, která mi dala příležitost provádět terénní práce s Britskou antarktickou službou, létat na vzdálené ledovce a přejíždět je na lyžích za účelem sběru dat.
Upoutal vás nějaký konkrétní výzkum ostatních přednášejících na konferenci HPCSE 2024?
Farrell: Úroveň přednášek byla velmi vysoká. Velmi se mi líbily přednášky o vývoji softwaru pro řešení metodou konečných prvků a doménové dekompozice, protože jsou blízké oblasti mého výzkumu. Byl jsem ohromen pozoruhodnou krásou vizualizací, které popsal Guillermo Marin. Velmi se mi líbila také přednáška Jacka Gondzia o specializovaných algoritmech vnitřních bodů.
Pracovně jste Českou republiku několikrát navštívil. Co si myslíte o místě konání HPCSE 2024 a o konferenci jako takové?
Farrell: Místo konání konference bylo nádherné: krásné výhledy, pohodlné pokoje, skvělé jídlo, vynikající přednáškový sál, a ještě lepší společnost. Vřele doporučuji.
