Сибирское отделение




Скачать 468.31 Kb.
НазваниеСибирское отделение
страница1/4
Дата конвертации23.02.2013
Размер468.31 Kb.
ТипПрограмма
  1   2   3   4


РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ


Приоритетное направление IV.31.

Проблемы создания глобальных и интегрированных информационно-телекоммуникационных систем и сетей. Развитие технологий GRID


Программа IV.31.1.

Фундаментальные основы и прикладные аспекты вычислительных и информационных технологий, в том числе технологий на базе GRID, в интегрированных информационно-телекоммуникационных системах и сетях


ОТЧЕТ

о работе программы в 2011 году


Институты-исполнители:

Институт вычислительных технологий СО РАН

Институт вычислительного моделирования СО РАН

Институт динамики систем и теории управления СО РАН


Координаторы программы:


академик _____________ Ю.И. Шокин


чл.-к. РАН _____________ И.В. Бычков


2011

Проект IV.31.1.1. Теоретические и прикладные аспекты создания интегрированных телекоммуникационных и информационно-вычислительных систем и сетей, в том числе, на основе технологий GRID (ИВТ СО РАН).

Научный руководитель проекта - чл.-к. РАН А.М. Федотов.

Проведение работ по интеграции информационных систем с глобальным корпоративным каталогом СО РАН. На примере Новосибирского государственного университета сформулированы основные задачи, касающиеся управления информационными ресурсами организации, указаны объекты и субъекты управления, приведены их специфичные свойства. На основе анализа этих задач и особенностей предметной области, а также анализа принципов работы крупных систем управления, имеющихся на рынке, сформулированы основные технологические решения, применяемые при построении системы: централизованное хранилище данных, сообщение по протоколу LDAP, совмещение ролевой и иерархической модели доступа к данным, концепция личного кабинета пользователя как единой точки доступа к ресурсам. Построена верхнеуровневая схема структуры системы и приведены схемы основных бизнес-процессов, происходящих при использовании системы.




Рис. 1. Верхнеуровневая схема управления информационными ресурсами организации


Построение модели и прототипа центра хранения и обработки данных ИВТ СО РАН для тематических научных исследований, разработка частных регламентов. Создан Регламент “Комплекс для хранения и обработки данных для работ по тематическим проектам”. Проведены тестовые испытания прототипа программно-аппаратного комплекса центра хранения и обработки данных ИВТ СО РАН для тематических научных исследований.

Разработка модели интеграции информационных ресурсов географических и “негеографических” информационных систем в части геометрического и временного аспекта, реализация модели в прототипе. Разработана модель интеграции информационных ресурсов географических и “негеографических” информационных систем в части геометрического и временного аспектов на основе специализированного тезауруса. Определены основные требования к подобному тезаурусу, проведен анализ существующих решений, определен предварительный профиль доступа к тезаурусу. Информационная система, реализующая географическую привязку “негеографических” цифровых объектов, реализована в прототипе, который введен в опытную эксплуатацию в рамках работ по проекту “Электронная Сибирь” с целью отработки основных методик и выявления узких мест.

Разработка методик сравнения и самоидентификации информационных систем, разработка классификатора свойств. Создан предварительный вариант классификатора, определяющего набор характеристик информационной системы, позволяющего идентифицировать любую электронную библиотеку с точностью, достаточной для описания основных ее свойств. Этот набор характеристик может называться паспортом электронной библиотеки или, другими словами, схемой данных описания электронных библиотек.

Разработка моделей электронных библиотек на основе встроенных метаданных. Проведен анализ возможности построения информационной системы на основе встроенных метаданных. Предложена архитектура информационной системы на основе блочной организации. Рассмотрен широкий класс форматов, сформулированы основные спецификации отображения локальных метаданных на распространенные схемы (Dublin Core). Созданы прототипы программных модулей для каталогизации цифровых объектов, навигации и поиска (рис. 2).




Рис. 2. Пример интерфейса прототипа информационной системы


Разработка информационной модели для биографо-библиографического описания научной школы в области математики. Разработана технология создания корпоративных информационных систем учета трудов научных работников. Информационные системы, создаваемые на основе технологий и принципов построения открытых систем, обеспечивают объединение сведений о разнородных научных информационных ресурсах и их актуализацию; поддержку сервисов, связанных с возможностью оперативного информирования пользователей о необходимых им ресурсах, включая широкие возможности для достаточно точного поиска, что достигается использованием метаданных для автоматизированного анализа содержимого ресурса и построения поисковых индексов. На основе разработанной технологии создана “Электронная библиотека по моделям динамики изменения биосферы” http://www.sbras.ru/win/elbib/data/show_page.dhtml?2+330, предназначенная для поддержки работ, проводимых по проекту СО РАН “Модели изменения биосферы на основе баланса углерода (по натурным и спутниковым данным и с учетом вклада бореальных экосистем)”.

Разработка модели кластеризации русскоязычных текстовых документов научной тематики, разработка эффективных алгоритмов кластеризации русскоязычных текстовых документов научной тематики, основанных на использовании в процессе координатного индексирования текстов составных ключевых термов (рис. 3,4). Предложена технология извлечения фактографической информации из научных документов достаточно произвольной структуры. Разработан алгоритм автоматизированного извлечения из текста документа географических названий, отражающих его содержание. Для задачи кластеризации множества документов научной тематики реализован вариант алгоритма кластеризации FRiS-Cluster с возможностью его параллельного выполнения на некотором количестве вычислительных узлов.





Рис. 3. Внешний вид навигационной системы



Рис. 4. Распределение документов по результирующим кластерам (20 кластеров)


Построение общей схемы научного веб-пространства, связанного с СО РАН, выделение кластеров, построение и исследование графов, которые представляют разные части веб-пространства. Проведено исследование структуры и динамики развития научного веб-пространства на примере СО РАН. Для исследования сайтов создана оригинальная программа, которая учитывает ряд особых ситуаций, влияющих на полноту и качество собранных данных.

Разработка моделей построения распределённых систем сбора, хранения и передачи данных на основе модельно-ориентированной архитектуры. Исследован новый подход к созданию распределенных систем сбора данных (ССД), особенностью которого является использование формальных онтологических описаний для автоматизированного построения компонентов системы (Ontology-Driven Information Systems Engineering). Реализован прототип распределенной ССД (рис. 5), состоящий из набора унифицированных функциональных компонентов для ввода, хранения, визуализации, приема и передачи данных, а также набор генераторов предметных компонентов (реляционной и объектной моделей, XML-модели) по исходному онтологическому описанию. Полученные результаты использованы при проектировании информационной модели лесного хозяйства Российской Федерации.





Рис. 5. Прототип распределенной ССД


Проект IV.31.1.2. Интеллектные методы автоматизации решения задач в параллельных и распределенных вычислительных средах (ИДСТУ СО РАН).

Научный руководитель проекта - д.т.н. Г.А. Опарин.

Разработка мультиагентной системы управления базой знаний Грид. На основе объектно-ориентированной парадигмы программирования разработана мультиагентная система управления базой знаний Грид (рис. 6). Программная реализация системы выполнена на базе инструментального комплекса Java Agent Development Framework (JADE) с учетом специфики функционирования каждого агента. Использование инструментального комплекса JADE обеспечивает переносимость, открытость и эффективность разработанной мультиагентной системы, а так же возможность ее дальнейшего, относительно “безболезненного” структурного и функционального развития.





Рис. 6. Мультиагентная система управления базой знаний Грид

Создание инструментальных средств для автоматизации параллельного решения систем булевых уравнений. Реализованы инструментальные средства для автоматизации параллельного решения нелинейных булевых уравнений на SMP-узлах вычислительного кластера (рис. 7).





Рис. 7. Схема проведения параллельных вычислений на SMP-узлах кластера

Программная реализация конвертора булевой модели, генератора процедурного описания булевой модели и параллельного решателя выполнена с использованием стандарта OpenMP, поддерживающего программную переносимость между различными конфигурациями систем с общей памятью.

Разработка программного средства для преобразования алгоритмических описаний дискретных функций в булевы уравнения и его применение к исследованию дискретно-автоматных отображений. Разработан и реализован программный комплекс Transalg (рис. 8), основное предназначение которого состоит в преобразовании процедурных описаний дискретных функций в системы булевых уравнений. Новизна данного подхода заключается в использовании специализированного проблемно-ориентированного языка ТА для исходного представления алгоритмов. В отличие от известных результатов по булевому моделированию, в которых методики построения булевых уравнений существенным образом зависят от особенностей предметной области, данный подход предоставляет единый способ описания широкого класса дискретных систем булевыми уравнениями. В комплексе Transalg реализованы оригинальные механизмы сокращения избыточности пропозиционального кода, что позволяет получать для ряда алгоритмов их пропозициональные коды, которые существенно компактнее известных аналогов. В комплексе Transalg поддерживается вывод итогового кода алгоритма в различных форматах (КНФ, ДНФ, системы уравнений над GF(2), И-НЕ-графы). Комплекс Transalg применен к исследованию некоторых криптографических функций и дискретно-автоматных отображений, моделирующих динамику генных сетей.




Рис. 8. Схема работы программного комплекса Transalg


Проект IV.31.1.3. Разработка информационно-вычислительных технологий для решения задач вычислительной математики и механики сплошных сред на основе параллельных средств вычислений в научно-образовательных сетях (Томский филиал ИВТ СО РАН).

Научный руководитель проекта - к.ф.-м.н. И.Ю. Турчановский.

Развитие программного комплекса для реализации технологии компьютерного конструирования материалов, основанного на методе подвижных клеточных автоматов и методе молекулярной динамики. Модифицирован метод моделирования, в котором материал изначально представляется в виде набора дискретных элементов, размеры которых определяется особенностями структуры материала. Сформулированы основные положения, особенности распараллеливания, а также некоторые приложения этого дискретного метода моделирования в механике материалов и сред - метода подвижных клеточных автоматов (ПКА).

Проведен анализ программы моделирования ПКА. Показано, что на втором месте по использованию ею процессорного времени стоит процедура поиска соседей (т.е. автоматов, с которыми данный автомат взаимодействует). В силу подвижности автоматов для большинства важных приложений эту процедуру необходимо производить на каждом временном шаге. При этом для каждого соседнего автомата (точнее, для межавтоматной связи) необходимо отслеживать ряд параметров, которые, вообще говоря, зависят от истории эволюции системы. Количество таких параметров определяется моделью физических процессов (пластическая деформация, накопление внутренних повреждений т.д.). Поэтому после поиска соседей также необходимо синхронизировать данные. По этой причине в параллельных алгоритмах моделирования методом ПКА на каждом временном шаге требуется динамическая перестройка графа соседей.

При параллельной реализации метода ПКА в стандарте MPI проведена декомпозиция исследуемого объекта, обеспечивающая минимизацию информационных обменов между ветвями программы (MPI-процессами), обрабатывающими соответствующие участки расчетной области. В этом случае важным является выбор структур данных для хранения информации о моделируемом объекте.

Разработка аппаратно-программного комплекса, использующего графические вычислители, для распределенной информационно-вычислительной системы мониторинга. Модернизирован аппаратно-программный вычислительный комплекс, в состав которого входят графические вычислители и современные высокопроизводительные процессоры, использующие открытое программное обеспечение. Полученные результаты используются для создания Grid-инфраструктуры Томского научно-образовательного комплекса, для наращивания мощности региональных центров коллективного пользования высокопроизводительными вычислительными ресурсами.

Построена параллельная версия алгоритма, предназначенного для прогноза химической погоды приземного слоя атмосферы над населенными пунктами с использованием эффективных параллельных методов и двумерной декомпозиции сеточной области с перекрытием (рис. 9). При такой декомпозиции можно использовать большее количество процессоров суперкомпьютера, а доля временных затрат, связанных с необходимостью на каждом временном шаге передавать данные между процессорными элементами, меньше, чем при одномерной декомпозиции.

Показана возможность применения графических процессоров для решения задач вычислительной гидродинамики и прогноза качества атмосферного воздуха.

Решение задачи о распараллеливании элементов численных схем для проблем сильноточной электроники. Разработан и применен алгоритм численного интегрирования уравнений Максвелла для решения задач о формировании и транспортировке пучка заряженных частиц в осесимметричных физических системах. Для решения уравнений Максвелла адаптирована явная разностная схема (FDTD метод) широко известного электромагнитного кода KARAT, имеющая второй порядок аппроксимации по времени и пространству и обеспечивающая точное выполнение граничных условий для векторов электромагнитного поля на идеальном проводнике. Параллельный алгоритм решения задачи разработан в рамках модели программирования SPMD (распараллеливание по данным). Разработан и апробирован ряд тестовых задач, которые на автоматическом уровне способны проверять корректность работы кода при внесении в него существенных изменений. Такие тесты относятся к задачам, которые являются фундаментальной основой сильноточной электроники.



Рис. 9. Двумерная декомпозиция сеточной области с перекрытием.


Проект IV.31.1.4. Гибридные методы анализа данных, системы и технологии поддержки сложных задач организационного управления (ИВМ СО РАН).
  1   2   3   4

Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Сибирское отделение iconАкадемия наук украины сибирское отделение российской академии наук
Национальная академия наук Украины (нан украины) и Сибирское Отделение Российской академии наук (со ран) в соответствии с заключенным...

Сибирское отделение iconНациональная сибирское отделение академия наук российской академии украины наук
Национальная академия наук Украины (нан украины) и Сибирское отделение Российской академии наук (со ран) в соответствии с заключенным...

Сибирское отделение iconСибирское отделение
Козлов Н. А. Птицы Новосибирска (пространственно-временная организация населения).— Новосибирск: Наука, 1988

Сибирское отделение iconСибирское отделение
Проблемы создания глобальных и интегрированных информационно-телекоммуникационных систем и сетей. Развитие технологий grid

Сибирское отделение iconСибирское отделение институт катализа
Книга предназначена для специалистов, изучающих локальную структуру химических объектов

Сибирское отделение iconА. И. Ануфриев; отв ред. Н. Г. Соломонов; Сибирское отделение ран, Институт биологических проблем криолитозоны. Новосибирск : Изд-во СО ран, 2008. 157 с ил.; 25 см. Библиогр.: с. 142-156 Экземпляры: все
Механизмы зимней спячки мелких млекопитающих Якутии / А. И. Ануфриев; отв ред. Н. Г. Соломонов; Сибирское отделение ран, Институт...

Сибирское отделение iconСибирское отделение государственное учреждение научный центр реконструктивной и
Перечень нир, финансировавшихся из бюджета рамн и выполнявшихся в 2005 году

Сибирское отделение iconСибирское отделение государственное учреждение научный центр реконструктивной и
Перечень нир, финансировавшихся из бюджета рамн и выполнявшихся в 2007 году

Сибирское отделение iconРоссийская академия наук сибирское отделение ран
Центр стратегических исследований развития топливно-энергетического комплекса дальнего востока

Сибирское отделение iconМоделирование энергосберегающих режимов выращивания овощей в теплице
Ведущая организация гу «Красноярский нии сельского хозяйства со расхн», Сибирское отделение Россельхозакадемии


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница