Введение

Британский химик

Образование

Ковени был удостоен степени доктора философии Оксфордского университета в 1985 году за его работу в области полуклассических методов рассеяния и спектроскопии.

Карьера

Ковени занимал должности в Оксфордском университете, Принстонском университете, Schlumberger и QMUL, и в настоящее время работает в UCL, UvA и Йельском университете, а также входит в состав нескольких академических советов в Великобритании и ЕС.

Исследования

Ковени работал с Ильей Пригожиным в Брюссельском свободном университете (1985-87) и продолжил публикации совместно с математиком Оливером Пенроузом, посвященные строгим основаниям необратимости и выводу кинетических уравнений на основе хаотических динамических систем. Он сотрудничал с Джонатаном Ваттисом в разработке и обобщении уравнений Беккера — Дёринга и Смолуховского для кинетики процессов агрегации-фрагментации, которые были применены к широкому спектру явлений, от самовоспроизводящихся мицелл и везикул до сценария происхождения мира РНК, где было показано, что самовоспроизводящиеся последовательности РНК могут спонтанно возникать из водной смеси нуклеотидных оснований РНК. В Schlumberger Cambridge Research (SCR) Ковени инициировал новые направления исследований, в которых передовые вычислительные методы играли центральную роль. Некоторые из этих работ, направленные на разработку высокомасштабируемых решетчатых газовых и, позднее, решетчатых моделей Болцмана для сложных жидкостей, были выполнены в сотрудничестве с Брюсом М. Богхосяном после приобретения компанией Schlumberger машины Connection Machine CM-5. В качестве предвестника многих современных приложений машинного обучения Ковени показал, что можно использовать комбинацию инфракрасной спектроскопии и искусственных нейронных сетей для прогнозирования свойств цемента, без необходимости углубляться в споры о химическом составе цементных материалов и бетона, образующегося при его затвердевании. Параллельно, используя методы нелинейной динамики, он смог идентифицировать лимитирующие стадии процессов, позволяющие разрабатывать новые соединения, ингибирующие кристаллизацию минерала эттрингита с помощью молекулярного моделирования. С 2006 года Ковени переключился с изучения нефтяных жидкостей на исследование кровотока в организме человека, включая мозг. Работая с аспирантом Марко Маццео, он разработал новый код, названный HemeLB, который моделирует кровоток в сложных геометрических структурах сосудов человека, полученных из различных методов медицинской визуализации. Алгоритм, основанный на непрямой адресации, масштабируется до очень большого количества ядер на суперкомпьютерах, основанных на CPU. Недавно он и его команда разработали версию кода, ускоренную с помощью графических процессоров, которая масштабируется до 20 000 графических процессоров на суперкомпьютере Summit и в ближайшее время будет развернута на первой в мире экзамасштабной машине Frontier. Ковени работает в области многомасштабного моделирования и симуляции. Изначально сотрудничая с Эриком Флеккёем в разработке основ метода диссипативной динамики частиц, а затем с Рафаэлем Дельгадо Бускалиони, он был одним из первых, кто разработал теоретические схемы, объединяющие молекулярную динамику и представления гидродинамики в единой симуляции. Его работа охватывает многочисленные применения этих методов в передовых материалах и биомедицинских областях. Недавние исследования Ковени посвящены быстрому, точному и надежному прогнозированию свободных энергий связывания лигандов с белками – важной задаче в разработке лекарств. Ковени отметил, что классическая молекулярная динамика является хаотичной, и для получения надежных прогнозов необходимо всегда использовать ансамбли. Это практическое проявление его более ранних работ по более простым динамическим системам, для которых возможно термодинамическое описание с использованием вероятностной формулировки. Это стало возможным лишь в эпоху петаскальных вычислений, когда суперкомпьютеры достигли достаточного размера для проведения расчетов ансамблевых средних. Работая с Брюсом Богхосяном и Хунъяном Вангом, Ковени показал, что существует ряд проблем, возникающих при моделировании даже самой простой динамической системы – обобщенного отображения Бернулли – на компьютере. Числа с плавающей запятой стандарта IEEE могут приводить к ошибкам, которые могут быть чрезвычайно большими, а также к ошибкам меньшего масштаба, но все они неверны по сравнению с известным точным математическим описанием динамики. В последние годы Ковени является одним из ведущих разработчиков и пользователей методов валидации, верификации и количественной оценки неопределенности (VVUQ) для компьютерных симуляционных кодов в широком спектре областей. Инструментарий VECAM и, позднее, SEAVEA Toolkit предоставляют набор компонентов программного обеспечения с открытым исходным кодом и открытой разработкой, которые можно использовать для инструментации любого кода с целью изучения его характеристик VVUQ. Методы, разработанные его командой, направлены на анализ реальных кодов, обладающих значительной сложностью и работающих на высокопроизводительных компьютерах. Ковени активно занимается квантовыми вычислениями, где он конкретно заинтересован в оценке возможности реализации квантового преимущества при решении задач электронной структуры молекул. Он и его команда в настоящее время занимаются снижением шума и максимально возможной реализацией смягчения ошибок на различных архитектурах квантовых устройств. Ковени возглавлял пилотный проект EPSRC RealityGrid e-Science и его расширенный проект, а также сеть EU FP7 Virtual Physiological Human (VPH) Network of Excellence. Он является главным исследователем проектов EU Horizon 2020 Verified Exascale Computing for Multiscale Applications ("VECMA") и Центра передового опыта в вычислительной биомедицине ("CompBioMed2"). Изначальная инициатива CompBioMed была запущена после того, как Ковени и его команда успешно оспорили решение ЕС после отклонения заявки на грант. Ковени был удостоен грантов US NSF и DoE, а также европейских DEISA и PRACE на использование суперкомпьютеров. Ковени председательствовал на руководящем комитете UK Collaborative Computational Projects и входил в программный комитет Нобелевского симпозиума 2002 года по самоорганизации. Он является одним из основателей Совета по руководству электронной инфраструктурой правительства Великобритании и экспертом, номинированным Медицинской академией, в Совет при премьер-министре Великобритании по науке и технологиям по вопросам данных, алгоритмов и моделирования, что привело к созданию лондонского Института Алана Тьюринга.