в целях создания прикладных сервисов компьютерного моделирования и обработки данных

1. Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012г» Разработка инструментальной оболочки проектирования высокопроизводительных приложений для Грид-архитектур в целях создания прикладных сервисов компьютерного моделирования и обработки данных НИР 2007-4-1.4-20-01-025 (2007-2008)

2. Объект исследования – Грид II Иерархическая структура Грид 2 Неоднородность, стохастическая изменчивость характеристик, наличие многих пользователей Высокая сложность инфраструктуры и программного обеспечения Отсутствие единых стандартов описания и поиска Грид-сервисов Сложность проектирования и построения сценариев эффективного выполнения Пользователю приходится сталкиваться со сложностями «ручной» разработки приложений в Грид

3. Постановка задачи 3 Автоматизация проектирования и выполнения приложений в Грид ЗА СЧЕТ разработки формы организации процесса проектирования приложений на основе Грид-сервисов ПУТЕМ ее интерпретации в интеллектуальной системе поддержки принятия решений разработчика (ИСППР) реального времени

4. Процесс проектирования приложений в Грид Планирование Создание расписания • План — абстрактное описание в терминах метасервисов и метаданных • Расписание — описание процесса выполнения в терминах конкретных сервисов и данных • Стратегии распараллеливания определены 4 Неполное описание требований терминах предметной области Критерии и ограничения выполнения

5. Структура ИСППР 5 Основные функции Визуальное проектирование Использование базы знаний для логического вывода Планирование(MWF→AWF) Мониторинг Грид Составление расписания (AWF→CWF) Генерация сценария исполнения (CWF→Grid) Выполнение, мониторинг, перепланирование Пополнение и уточнение знаний Прогнозирование

6. Семейство инструментальных оболочек PEG Семейство прототипов PEG1, PEG2 и iPEG, основанные на Intel GPE (на Globus Toolkit) Укрупненная схема семейства PEG 6 Особенности и функции Использование Intel GPE Создание метаописания посредством визуальной оболочки Разработка прикладных Грид-сервисов Наличие элемента управления знаниями Планирование и создание расписаний Прогнозирование времени исполнения

7. Практическая задача (сервис 1) Параметризация массива частотных спектров морского волнения Массив расчетных спектров волнения Представление спектра Аппроксимация Сглаживание.Определение положения главного пика Определение числа и положения пиков методом адаптивного случайного поиска Оценка значимостивыявленных пиков Набор параметров спектров 7

8. Результаты экспериментов Равномерная Прямая каскадная Обратная каскадная Средние времена работы (T) и ядерные оценки их распределений в зависимости от количества целевых систем (p) 8

9. Определение параллельного ускорения в Грид 1 – средние значения (эксперимент); 2 – математическое ожидание; 3 – квантиль 10%; 4 – квантиль 1%; 5 – квантиль 90%; 6 – оптимальное количество вычислителей для заданного уровня ускорения

10. Характеристика производительности приложения в Грид Производительность параллельного приложения в Грид, характеризуется тройкой взаимосвязанных величин: Здесь —заданный уровень ускорения —оптимальное количество для достижения заданного ускорения — вероятность получить заданный уровень ускорения

11. Традиционная контактная сеть Контактная сеть MSM Сервис – 2: моделирование распространения ВИЧ • Вычислительный сервис моделирования эволюционной динамики комплексных сетей применительно к задачам распространения вирусных заболеваний с длительным инкубационным периодом (ВИЧ, Гепатит С)

12. Приложение: моделирование распространения ВИЧ Управление динамической структурой связей в комплексной сети позволяет снизить интенсивность развития эпидемии Гетеросексуальная популяция Гомосексуальная популяция Случаи HIV Случаи HIV Беспорядочная смена связей «Люди встречаются, люди влюбляются, женятся…» Время (модельные годы)

13. Результаты работы Разработаны нотация неполного задания процесса вычислений (meta-workflow) и порядок его последовательного уточнения (MWF—AWF—CWF) Обоснован принцип действия ИСППР приложений в Грид Разработано семейство оболочек PEG для проектирования высокопроизводительных композитных приложений в Грид Проведены испытания, подтверждающие работоспособность и эффективность разработанной системы Адаптировано семейство моделейпроизводительности параллельных алгоритмов для применения в условиях стохастичности в Грид. Разработана технология имитационного моделирования работы приложений в среде Грид, учитывающая специфику Грид-сервисов, условия запуска приложения и характеристики коммуникационных сетей. Предложен метод расчета вероятностных характеристик параллельного ускорения в среде Грид на основе формализма детерминированной функции случайного аргумента.

14. Немного о целевых индикаторах… • Свидетельств о регистрации программных средств – 4 • Диссертаций на соискание ученой степени кандидата технических наук – 2 • Публикаций в ведущих реферируемых изданиях – 7 • Sloot P. M. A., S. V. Ivanov, A. V. Boukhanovsky et al. Stochastic simulation of HIV population dynamics through complex network modelling // International Journal of Computer Mathematics, Volume 85, Issue 8 August 2008 , pages 1175 – 1187. • Иванов С.В., Колыхматов И.А., Бухановский А.В. Параллельные алгоритмы моделирования комплексных сетей // Известия вузов. Приборостроение, 10, 2008 [в печати; представлено в редакцию 11.02.2008] • Бухановский А.В., Дунаев А.В., Ларченко А.В. Инструментальная оболочка проектирования высокопроизводительных приложений в Грид. Часть I: Базовая концепция // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО, вып. 47, 2008 [в печати, представлено в редакцию 15.09.2008] • Ларченко А.В., Дунаев А.В, Бухановский А.В. Инструментальная оболочка проектирования высокопроизводительных приложений в Грид. Часть II: Интеллектуальные механизмы управления производительностью // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО, вып. 47, 2008 [в печати, представлено в редакцию 15.09.2008] • Дунаев А.В. и др. Инструментальная оболочка проектирования высокопроизводительных приложений в Грид. Часть III: Прикладные Грид-сервисы компьютерного моделирования и обработки данных // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО, вып. 47, 2008 [в печати, представлено в редакцию 15.09.2008] • Дунаев А.В., Ларченко А.В., Бухановский А.В. Интеллектуальная система поддержки принятия решений разработчика высокопроизводительных приложений в Грид // Научно-технические ведомости СПбГПУ, 12, 2008 [в печати, представлено в редакцию 21.10.2008] • Иванов С.В., Бухановский А.В. Параллельное математическое обеспечение идентификации параметрически связанных моделей сложных систем // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО, вып. 47, 2008 [в печати, представлено в редакцию 17.09.2008]