Аннотации номера Научно-Технический Вестник информационных технологий, механики и оптики

2008 , ТОМ 08, НОМЕР 9 ( март–апрель )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

Аннотации номера

РЕЗУЛЬТАТЫ РЕАЛИЗАЦИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ПРОЕКТОВ ФЦП «ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ ПО ПРИОРИТЕТНЫМ НАПРАВЛЕНИЯМ РАЗВИТИЯ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА НА 2007–2012 ГОДЫ»

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС МОДЕЛИРОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ АТОМНО-МОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ Васильев В. Н., Бухановский А. В., Козлов С. А., Маслов В. Г., Розанов Н. Н.

Предложен подход к созданию высокопроизводительного программного комплекса нового поколения, осуществляющего моделирование наноразмерных структур и комплексов в рамках концепции iPSE. Обосновывается высокоуровневая архитектура комплекса, определяются состав и назначение основных предметно-ориентированных сервисов, рассматриваются вопросы организации человеко-компьютерного взаимодействия, управления данными и знаниями, а также визуализации результатов расчетов.

КОНЦЕПЦИЯ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО БАЗИСА ГРИД-СИСТЕМ Нечаев Ю. И., Бухановский А. В., Васильев В. Н.

Обсуждается проблема создания интеллектуальных Грид-систем. Основное внимание уделяется формулировке концептуального базиса и принципов обработки информации в сложных динамических средах. Приведено формальное описание логического пространства для интеграции моделей знаний, включающих использование Neuro-Fuzzy систем и мультиагентных технологий. Рассмотрены особенности вы-числительного интеллекта, сформулированы модель выбора, определения и аксиомы интеллектуальных Грид-систем. Дается интерпретация Грид-системы как параллельной вычислительной архитектуры.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОБОЛОЧКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ В СРЕДЕ ГРИД. ЧАСТЬ I: БАЗОВЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ Ларченко А. В., Дунаев А. В., Бухановский А. В.

Рассматриваются особенности разработки высокопроизводительных приложений на основе прикладных Грид-сервисов. Предложен способ формализации процесса проектирования в виде графовой структуры потоков заданий (workflow) с последовательно уточняемыми характеристиками. Обоснована целесообразность поддержки принятия решений разработчика в среде Грид посредством использования интеллектуальной системы и предложена ее принципиальная архитектура.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОБОЛОЧКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ В СРЕДЕ ГРИД. ЧАСТЬ II: АРХИТЕКТУРА, РЕАЛИЗАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ Бухановский А. В., Дунаев А. В., Ларченко А. В.

Описывается архитектура инструментальных оболочек семейства PEG, обеспечивающих поддержку принятия решений разработчика композитных приложений в Грид. Обсуждаются принципы их функционирования, особенности программной реализации и использования. Работоспособность предложенных решений иллюстрируется на примере композитного приложения расчета климатических спектров морского волнения.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ОБОЛОЧКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ПРИЛОЖЕНИЙ В СРЕДЕ ГРИД. ЧАСТЬ III: ПРИОБРЕТЕНИЕ И ФОРМАЛИЗАЦИЯ ЗНАНИЙ Бухановский А. В., Ларченко А. В., Дунаев А. В.

Обсуждается проблема приобретения, представления и формализации знаний о производительности вы-числительных сервисов в среде Грид. Рассмотрена иерархия аналитических моделей, описывающих время работы в форме детерминированной функции случайных аргументов – параметров среды Грид. Пред-ложен способ косвенного приобретения знаний с использованием индуктивной программы имитационного моделирования параллельных вычислительных процессов в Грид. Представлен способ определения вероятностных характеристик параллельного ускорения на основе знаний о вероятностном распределении времени работы приложения.

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ. ЧАСТЬ I: ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ, МОДЕЛИ, МЕТОДЫ И ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ Бухановский А. В., Иванов С. В., Ковальчук С. В., Зильберштейн О. И., Попов С. К., Лопатухин Л. И., Чумаков М. М.

Обсуждаются вопросы практической реализации новой концепции получения информации об экстремальных гидрометеорологических явлениях на основе компьютерного моделирования. Формулируются основные этапы вычислительной технологии, рассматриваются особенности современных подходов, численных методов и параллельных алгоритмов для гидродинамического и статистического моделирования полей ветра, волнения, течений и уровня моря. Приводится оценка ресурсоемкости основных вы-числительных операций и обосновывается выбор суперкомпьютерной архитектуры.

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ. ЧАСТЬ II: РАЗРАБОТКА И ОЦЕНКА ПРОГРАММНОЙ АРХИТЕКТУРЫ Бухановский А. В., Иванов С. В., Ковальчук С. В.

Рассматриваются особенности проектирования программного комплекса моделирования экстремальных гидрометеорологических явлений в рамках парадигмы сервисно-ориентированной архитектуры. На основе прототипирования и анализа параметрических моделей производительности показано, что выбор способа параллельной декомпозиции для каждого из вычислительных модулей в рамках комплекса определяется особенностями постановки задачи и спецификой вычислительной архитектуры. Предложен подход к динамической организации вычислительно эффективной архитектуры путем введения интеллектуального управляющего сервиса. Представлены результаты оценки архитектуры на основе вычисли-тельных экспериментов.

ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫЙ ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ. ЧАСТЬ III: ИНТЕРПРЕТАЦИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТОВ Иванов С. В., Ковальчук С. В., Лопатухин Л. И., Чернышева Е. С., Бухановский А. В.

Обсуждаются способы и формы представления характеристик экстремальных гидрометеорологических явлений на основе компьютерного моделирования. Рассматриваются основные виды экстремумов: в точке, в поле, по месяцам и направлениям, многомерные характеристики. Приводятся оценки экстремальных высот волн и скоростей ветра для Баренцева и Каспийского моря.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА ДЛЯ СОЗДАНИЯ МАССОВЫХ МОБИЛЬНЫХ ОНЛАЙН-СЕРВИСОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ. ЧАСТЬ I: ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ПРОГРАММНАЯ АРХИТЕКТУРА Золотарев О. А., Гринина Е. А., Бухановский А. В.

Рассматривается проблема автоматизации проектирования и разработки распределенного программного обеспечения мобильной коммерции. Показано, что основным фактором, определяющим архитектуру и принцип действия мобильных сервисов, является специфика финансового регулирования в области электронных платежей. Разработана инструментальная среда поддержки процесса создания мобильных сервисов, пригодных для внедрения на российском рынке неголосовых услуг сотовой связи.

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СРЕДА ДЛЯ СОЗДАНИЯ МАССОВЫХ МОБИЛЬНЫХ ОНЛАЙН-СЕРВИСОВ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ. ЧАСТЬ II: ТЕХНОЛОГИИ ЛОКАЛЬНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ Гринина Е. А., Золотарев О. А., Пименов И. А., Насонов Д. А., Бухановский А. В.

Рассмотрены вопросы применения технологий локального взаимодействия в мобильных онлайн-сервисах нового поколения. Обсуждаются особенности перспективной технологии NFC и аспекты ее использования в составе мобильного сервиса электронной продажи билетов, реализуемого посредством технологической инструментальной среды.

ИЗБРАННЫЕ ПУБЛИКАЦИИ I СЕССИИ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ «ТЕХНОЛОГИИ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ И СИСТЕМ»

ОСОБЕННОСТИ АДАПТАЦИИ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ АЛГОРИТМОВ ПОД ПАРАЛЛЕЛЬНУЮ АРХИТЕКТУРУ ГРАФИЧЕСКИХ АКСЕЛЕРАТОРОВ Ковальчук С. В., Вишняков С. М.

В работе обсуждаются вопросы отображения вычислительных алгоритмов на параллельную архитектуру GPU-акселератора. Описываются важнейшие характеристики рассматриваемой аппаратной архитектуры и их влияние на эффективность работы параллельных алгоритмов. Предлагается модель оценки производительности параллельного алгоритма, использующего вычислительные ресурсы графического акселератора. В качестве примера рассматривается задача оптимизации параметрической аппроксимации двумерной функции методом случайного поиска.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРИЧЕСКИ СВЯЗАННЫХ МОДЕЛЕЙ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ Иванов С. В.

100

В работе рассмотрены подходы к идентификации моделей сложных систем в условиях параметрической связи моделей, описывающих различные диапазоны изменчивости и неполноты исходных данных. Эф-фективность предложенного подхода исследована на примере численных экспериментов различных мо-делей сложных систем. Приведены схемы идентификации параметров двух моделей в системе «океан–атмосфера» и модели популяционной динамики ВИЧ.

ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АСИНХРОННЫХ КЛЕТОЧНО-АВТОМАТНЫХ АЛГОРИТМОВ Калгин К. В.

108

В статье предлагается алгоритм распараллеливания асинхронного клеточного автомата, основанный на его вероятностных свойствах. Приводятся результаты тестирования на кластере МСЦ МВС-100000.

АРХИТЕКТУРА СЕРВИС-ОРИЕНТИРОВАННОЙ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ РЕАЛИЗАЦИЯ НА ОСНОВЕ ФРЕЙМВОРКА OSGI Гаврилов А. В., Доровских И. И., Красинский И. Д.

113

Создание распределенных вычислительных систем является актуальным для решения больших вычислительных задач. В ходе анализа существующих РВС и технологий их построения был выделен ряд недостатков. Предложена архитектура РВС, позволяющая избежать обозначенных проблем. Реализованная по ней РВС с применением фреймворка OSGi была использована для решения конкретных задач и показала свою эффективность.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТАБУ-МАШИНЫ И НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ ХОПФИЛДА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ДИСКРЕТНОЙ ОПТИМИЗАЦИИ ИЗ ОБЛАСТИ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ БАЗ ДАННЫХ Бабкин Э. А., Карпунина М. Е.

120

В статье исследуются преимущества нейросетевого подхода к решению задач дискретной оптимизации с использованием табу-поиска. Выявлены области значений параметров табу-машины, соответствующие более эффективному нахождению качественно лучших решений по сравнению с сетями Хопфилда.

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ ИНФОРМАЦИИ Грушин А. И., Ремизов М. Л., Ростовцев А. В., Николаев Д. Д., Чинь К. К.

127

Одной из характерных задач обработки радиолокационной информации является вычисление комплекс-ной матрицы в режиме реального времени. В работе рассмотрена аппаратная реализация алгоритма ре-курсивного вычисления комплексной матрицы 64×64.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ ВИРТУАЛЬНЫХ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДОВ В РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ Соколинский Л. Б., Радченко Г. И.

134

В работе представлена технология построения виртуальных испытательных стендов в распределенных вычислительных средах на основе технологии CAEBeans. Дано описание структурной организации обо-лочек CAEBeans, описаны базовые принципы реализации системы CAEBeans.

РАЗРАБОТКА ПРИЛОЖЕНИЙ В СРЕДЕ PARJAVA Аветисян А. И., Бабкова В. В., Калугин М. Д.

139

Статья посвящена вопросам разработки и настройки масштабируемых параллельных программ в рамках интегрированной среды ParJava. Рассмотрены основные трудности разработки и инструменты среды, помогающие их решать.

ЭФФЕКТИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПРАВЕДЛИВЫХ ЦЕН ОПЦИОНОВ БЕРМУДСКОГО ТИПА Горбунова А. С., Мееров И. Б., Никонов А. С., Русаков А. В., Шишков А. В.

145

В работе рассматривается вопрос эффективной реализации одного из алгоритмов определения справед-ливых цен опционов бермудского типа. Приводится описание подходов к оптимизации вычислений как в последовательном, так и в параллельном варианте, а также результаты вычислительных экспериментов.

СРЕДА МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПЕРКОЛЯЦИОННЫХ ЗАДАЧ Головченко Е. Н., Петров Д. В.

151

Процесс подготовки и запуска заданий на современных вычислительных системах коллективного пользования сопряжен с рядом трудностей. Для его упрощения авторами была создана среда моделирования. С ее использованием произведено моделирование заводнения месторождения нефти. Месторождение аппроксимировалось перколяционными решетками, содержащими 106–1010 узлов. Исследованы стационарный и нестационарный режимы воздействия на месторождение. Получены графики распределений нефти, воды, давления и вакансии по месторождению.

РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ КОНКУРЕНТНОГО РЫНКА НА КЛАСТЕРНЫХ СИСТЕМАХ Нестеренко М. Ю., Леонов Д. В., Болгова Е. В., Кириллов А. С.

156

В статье рассматривается подход к решению вычислительно-сложной задачи построения оптимальной коалиции и распределения выигрыша в кооперативных играх для n игроков. Представлена схема парал-лельного алгоритма решения поставленной проблемы и проанализированы полученные результаты рабо-ты программной реализации алгоритма.

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ВЫСОКОПРОИЗВОДИТЕЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ И КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ. КРАТКИЕ НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ

МОДЕЛИРОВАНИЕ КРУПНОМАСШТАБНЫХ ВИХРЕВЫХ СТРУКТУР НА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ КОМПЛЕКСАХ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРЫ Бабаков А. В., Новиков П. А.

162

В работе исследуются вопросы моделирования нестационарного вихревого следа за спускаемыми космическими аппаратами на многопроцессорных вычислительных системах.

АДАПТИВНЫЕ ДЕКАРТОВЫ СЕТКИ Сухинов А. А.

164

Рассматриваются методы реализации локально-перестраиваемых декартовых сеток, динамически адаптирующихся к получаемому решению. Описаны структура сетки, критерий адаптации, способ параллельной реализации.

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ КАК СРЕДСТВО ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ НА ИНСТРУМЕНТАЛЬНОМ КОМПЬЮТЕРЕ Акопян М. С.

166

В работе рассматривается среда ParJava, поддерживающая разработку параллельных Java-программ для вычислительных систем с распределенной памятью. В среде ParJava строится модель параллельной программы, позволяющая оценивать ее динамические параметры не на целевой вычислительной системе, а на персональном компьютере разработчика.

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ УПРУГИХ ВОЛН В СРЕДАХ, ХАРАКТЕРНЫХ ДЛЯ ГРЯЗЕВЫХ ВУЛКАНОВ Караваев Д. А.

168

Кратко изложен метод решения задачи численного моделирования распространения упругих волн в трехмерно неоднородных средах. На основе приведенного алгоритма создан комплекс программ. Предложен способ распараллеливания программы для численного расчета средствами OpenMP и MPI.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОПРОЦЕССОРОВ СЕМЕЙСТВА CELL Вишняков С. М., Мордвинцев А. С.

170

Целью работы является исследование применимости архитектуры CBEA к различным типам вычислительных задач, в частности – к задаче трассировки лучей через сцену, имеющую воксельное представление. Для этого предполагается разработать демонстрационное приложение, позволяющее пользователю перемещаться по трехмерному миру и взаимодействовать с ним.

СТОХАСТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОМПЛЕКСНЫХ СЕТЕЙ Колыхматов И. И.

172

Исследование посвящено разработке и исследованию параллельных алгоритмов для стохастического моделирования комплексных сетей с учетом их неоднородности и нестационарности. Предложенные алгоритмы применены для решения ряда прикладных задач математической эпидемиологии.

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ И СИСТЕМ Бухановский А. В., Семенов А. В.

175

Рассматривается современное состояние проблемы метрологического обеспечения технологий распределенных вычислений и систем. С точки зрения обеспечения единства измерений анализируются объекты, методы и средства измерений, применяемые в данной предметной области.

ПРИМЕНЕНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ СОПРОЦЕССОРОВ НА СУПЕРКОМПЬЮТЕРЕ МВС-ЭКСПРЕСС ДЛЯ РАСЧЕТА ЗАДАЧ АЭРОГАЗОДИНАМИКИ Давыдов А. А.

178

Использование графических сопроцессоров для вычислений общего назначения испытывает значительный подъем благодаря появлению новых средств программирования. Однако параллельные вычисления на графических процессорах на сегодняшний день встречаются достаточно редко. На примере макетного суперкомпьютера МВС-ЭКСПРЕСС показывается перспективность данного направления.

АНАЛИЗ БЫСТРОДЕЙСТВИЯ ОЗУ И ПОСТРОЕНИЕ МОДЕЛИ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ЭВМ Солнушкин К. С.

180

В работе исследовано быстродействие ОЗУ отдельно взятой ЭВМ как функция от параметров подсистемы памяти – частоты шины и режима работы контроллера памяти. Предложена и экспериментально подтверждена модель производительности, устанавливающая линейную зависимость производительности от быстродействия ОЗУ.