Содержание

В 2008 году Кафедра УРВИТ выиграла конкурс Федерального агентства по науке и инновациям и Совета по грантам Президента Российской Федерации для государственной поддержки ведущих научных школ «Создание Grid-систем второго поколения - распределенных вычислительных сред, обеспечивающих совместное использование высокоуровневых информационно-алгоритмических ресурсов и проблемы их внедрения» (научные руководители: д.ф.-м.н. А.П.Афанасьев и д.с.н.В.Н.Якимец). Кафедра УРВИТ работает на базе Центра Грид-технологий и распределенных вычислений ИСА РАН. В состав ведущей научной школы вошли 21 ученых и аспирантов.

Важнейшие результаты, достигнутые кафедрой

• Программный инструментарий для интеграции распределенных алгоритмических ресурсов

Данный программный инструментарий представляет собой средства быстрого создания распределенных приложений, обеспечивающие интеграцию разнородных алгоритмических ресурсов в глобальной сети. Потребность в таких продуктах возникает, когда при решении сложных научных задач исследователи сталкиваются с отсутствием на своей ЭВМ или в своей организации требуемых алгоритмических ресурсов (математических пакетов, библиотек численных методов, имитационных моделей и т.д.). Инструментарий позволяет организовать вычислительную среду, интегрирующую удаленные алгоритмические ресурсы, что обеспечивает эффективное и широкое использование уже существующих ресурсов. Он – основа для создания Грид-систем второго поколения. В отличие от технологий промежуточного ПО особенностью инструментария является высокоуровневая модель программирования, доступная прикладным программистам широкого профиля и избавляющая их от необходимости вникать в технические детали реализации сетевого взаимодействия. Продолжались работы над новой версией инструментария IARnet2. Исследования касались двух направлений: - расширение функциональности инструментария; - разработка “функционального” подхода к интеграции научных алгоритмических ресурсов в распределенную вычислительную среду. Расширение функциональности инструментария IARnet2 Инструментарий IARnet предоставляет средства для интеграции программных ресурсов в распределенную вычислительную среду типа Grid, обеспечивающие координированное совместное использование данных ресурсов. В 2008 году проведено расширение функциональности инструментария IARnet2, в том числе: реализация новых версий контейнера сервисов на языках Java и-направлениям: C++, позволяющего предоставлять безопасный контролируемый и авторизованный создание информационной службы для-доступ к алгоритмическим ресурсам; регистрации и поиска сервисов, размещенных в новых версиях контейнера. Реализована новая версия контейнера сервисов IARnet2 на языке Java, которая, в отличие от прошлой реализации, не основана на входящем в состав Ice сервере приложений IceBox и полностью написана с нуля. В рамках проекта “Электронная Земля” был разработан универсальный сервис GDPS, предоставляющий доступ к различным прикладным и фундаментальным вычислительно сложным алгоритмам в области наук о Земле. Каждый алгоритм, обслуживаемый сервисом GDPS, имеет уникальный идентификатор, а также и набор входных и выходных параметров. Описания алгоритмов размещаются в распределенной базе метаданных проекта “Электронная Земля” как специальный тип ресурсов. Взаимодействие пользователей с сервисом GDPS реализовано через центральный портал проекта “Электронная Земля”.

• Программный комплекс BNB-Grid для решения задач глобальной оптимизации в среде распределенных вычислений

Часто встречающиеся на практике задачи глобальной оптимизации (минимизация потенциальной энергии взаимодействия в химических соединениях, предсказание процессов в финансовой сфере и экономике, в робототехнике, при проектировании ССБИС и др.) не всегда могут быть решены на однопроцессорных вычислительных системах за приемлемое время. Выход из такого положения возможен при переходе на использование многопроцессорных и распределенных (Грид) систем. В течение отчетного периода ведущей научной школой (НШ-5511.2008.9) была завершена доработка, ранее разрабатывавшейся среды для решения задач глобальной оптимизации на многопроцессорных высокопроизводительных системах. Сейчас программный комплекс BNB-Grid поддерживает решение задач ранцевого типа и задач непрерывной глобальной оптимизации. Программный комплекс BNB-Grid характеризуется гибкой модульной структурой, что в совокупности с разделением проблемно-зависимых и общих частей существенно облегчает добавление новых классов задач. Созданный инструментарий протестирован на модельной задаче об одномерном булевом ранце и задаче поиска конфигурации молекулы с минимальной энергией межатомного взаимодействия. Результаты экспериментов подтвердили высокую эффективность предлагаемого подхода.

• MC CAD MC CAD (Molecular Cluster Computer Aided Design) – это распределенная среда моделирования и оптимизации пространственных конфигураций молекулярных кластеров. Основные возможности MC Создание, редактирование,-CAD, разработанного ведущей научной школой, - это: Поиск-визуализация пространственных конфигураций молекулярных кластеров; Автоматическая генерация конфигураций-оптимальной конфигурации кластера; Хранение конфигураций. Для создания и-кластеров по набору параметров; визуализации молекул используется open source редактор Avogadro. Для оптимизации используется описанный выше программный комплекс BNB-Grid.

• Распределенная математическая среда MathCloud Проект MathCloud.

Это математическая среда, состоящая из независимо существующих в Интернете математических ресурсов. Как распределенная математическая среда MathCloud опирается на концепции REST и AJAX и в течение отчетного периода строилась на базе сервис-ориентированного подхода, и Web-технологий. Ключевые особенности - открытость среды, унификация интерфейса доступа к ресурсам, простота подключения новых ресурсов и возможность работы через браузер. Среда позволяет легко компоновать математические сервисы в приложения, решающие конкретную задачу (см. сайт: http://www.mathcloud.org). Выполненные ведущей научной школой в течение отчетного периода исследования возможность использование-данной распределенной среды выявили ряд преимуществ: возможность объединения различных-ресурсов без их установки (тонкий клиент); простая возможность включения в-математических ресурсов при решении задач; публикация результатов научной-среду программ, написанных пользователем; работы, в том числе различных математических объектов, конструкций и специализированных программ, позволяющих читателю использовать их для получения своих научных результатов, что создает новые возможности научной кооперации и возможность предоставлять гибкий доступ к своим программам, в-партнерства; интеграция с существующими в Интернете-частности, в формате аренды приложений; математическими ресурсами

• Оптимизация телекоммуникационных сетей.

Предложены, разработаны и исследованы новые алгоритмы маршрутизации сообщений в телекоммуникационных сетях, максимизирующие их суммарную пропускную способность. Проведено математическое моделирование и численные эксперименты по сравнению этих алгоритмов между собой и с алгоритмом кратчайшего пути, часто применяемым на практике. Сформулированы новые направления теоретических исследований теории потоков в сетях, в частности по многопродуктовой проблеме.

В 2008 году сотрудники кафедры опубликовали 46 работ, включая 1 монографию, 1 учебное пособие, около 40 статей, включая 3 публикации в зарубежных научных изданиях и 2 в научных изданиях стран СНГ.

Кафедра активно участвует в работе научных конференций:

1. III-я Международная конференция «Распределенные вычисления и Грид-технологии в науке и образовании», г. Дубна, ОИЯИ, 30 июня - 02 июля 2008 г., 80 участников, число докладов - 4.
2. Международная конференция по дискретной и глобальной оптимизации, Украина, г. Ялта. 31 июля – 4 августа 2008 г., 90 участников, докладов – 2.
3. II Международная конференция «Математическая биология и биоинформатика», Пущино, 7-13 сентября 2008 г, докладов – 1.
4. Всероссийская конференция «Научный сервис в сети Интернет: решение больших задач», г. Новороссийск, 22 - 27 сентября 2008 г., 74 участника, число докладов – 1.
5. Международная конференция EGEE'08, ("Enabling Grids for E-sciencE") "Грид-инфраструктура для электронной науки», Турция, г. Стамбул. 20 – 27 сентября 2008 г. 100 участников, докладов – 1.
6. Всероссийская научная конференция «Наука и власть: проблема коммуникаций», Москва, Президиум РАН, 26 сентября 2008 г. 90 участников, докладов – 1.
7. XI Всероссийская объединенная конференция "Интернет и современное общество", Санкт-Петербург, 28 - 30 октября 2008 г , 50 участников, докладов – 1.
8. Четвертая Международная конференция "Параллельные вычисления и задачи управления" PACO'2008. Москва, 27-29 октября 2008 г., 200 участников, докладов -2
9. Итоговая конференция по реализации мероприятий за 2008г. по приоритетному направлению «Информационно - телекоммуникационные системы» в рамках выполнения ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы» (российская), г. Ханты-Мансийск. 12 – 15 ноября 2008 г., докладов -1.
10. 51-й научная конференция МФТИ «Современные проблемы фундаментальных и прикладных наук» (российская) , Москва, 27-29 ноября 2008 г. 250 участников, докладов – 3.
11. Третья Международная научно-практическая конференция "Современные информационные технологии и ИТ-образование", Москва, 6-9 декабря 2008 г. М.: МАКС ПРЕСС, 2008, докладов - 2.
12. IX Международная научная конференция “Россия: ключевые проблемы и решения”. Москва, ИНИОН РАН. 11-12 декабря 2008 года, 200 участников, докладов – 2.

В 2008 году результаты НИОКР кафедры УРВИТ были удостоены следующих наград:

1. Золотая медаль ВВЦ (удостоверение № 402) за участие во II Международной выставке и конгрессе "Перспективные технологии XXI века", 30 сентября - 3 октября 2008 года.
2. Проект "Библиотека для решения задач конечномерной оптимизации на многопроцессорных вычислительных системах" (в соавторстве с сотрудниками ВЦ РАН) стал лауреатом конкурса проектов в сфере высокопроизводительных вычислений "Максимальная масштабируемость", 22 сентября - 5 декабря 2008 г., Москва, ВЦ РАН и Intel.