Результаты научных исследований по направлению...

2006

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Результаты научных исследований по направлению «Информационно-телекоммуникационные системы»

Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012г»

СПбГУ ИТМО – лидер образования в области ИКТ

Основные направления подготовки

Компьютерные технологии

Производство программного обеспечения

Информационные системы в экономике

Телекоммуникационные системы

Лазерные технологии

Фотоника и оптоинформатика

Оптика и оптоэлектроника

Мехатроника

СПбГУ ИТМО – победитель мировых чемпионатов ACМ

Направления научной деятельности в области ИКТ

Технологии разработки программного обеспечения (автоматное программирование)

Адаптивные системы автоматического управления

Высокопроизводительные и распределенные вычисления

Технологии виртуальной реальности и научной визуализации

Интеллектуальные системы в образовании

Проектирование встроенных систем

Компьютерное моделирование сложных систем

2006

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012г»

Высокопроизводительный программный комплекс моделирования и прогноза экстремальных гидрометеорологических явлений и расчета

воздействий на морские объекты и сооружения

НИР 2007-4-1.4-00-06-108 (2007-2008)

Гидрометеорологические экстремумы

1) Явления редкой повторяемости

2) Явления, представляющие опасность (риск) для морских объектов и сооружений

3) Явления, характеризуемые комплексом гидрометеорологи-ческих характеристик

Сочетания скоростей ветра, морского волнения, течений и уровня моря, возможные1 раз в Т (=5,10,25,50,100) лет

Концепция решения задачи

На основе исторических массивов метеорологической информации(атмосферное давление, скорость ветра, температура воздуха)

Совместный расчет гидрометеорологических полей, характеризующих динамику вод океана

Ветровое волнение Течения Уровень моря

Оперативные статистики

Экстремальные статистики

С целью получить…

Выполняется…

Стохастические модели

60 лет, каждые 6 часов, сетка 1х1 градус

60 лет, каждые 1-3 часа, (шаг интегрирования 5-15 минут,

сетка 2х2 мили)

В каждом узле сетки ~700 расчетных величин

1000000 раз по 100 лет

Концепция построения программной системы

Адаптация сервисно-ориентированного подхода к проблеме проектирования наукоемких вычислительных приложений

~ ~

Организация вычислительных сервисов

ЗадачиЗапуск модели

Предоставление доступа к знаниям

Представление знаний Определение правил декомпозиции

Определение ускорения модели

+Calculation()+Speedup(in p, in x)+Get decomposition rules()

«interface»Model

ExecutionModule

+Calculation(in Date range, in Fields)+Speedup(in p, in x)+Get decomposition rules()

«interface»Wind model

SWAN.EXE

waveswaves

seq

LT

P

TTTP

TS

0

000 )1()1(

Задачи Мониторинг Логический вывод Динамическая реорганизация

на основе вывода, т.е. Распределение вычислений и данныхПерераспределение / миграция

Основа архитектуры – управляющий сервис

ПоследовательныйWorkflow

+Start calculation()+Get calculation status()

«interface»Execution control

+Start job()+Get job status()+Define tasks distribution()+Redistribute tasks()+Migrate task()

«interface»Job execution

+Compose()+Decompose()

«interface»Data decomposition

Построение расписания распределенных вычислений

Оценка вариантов распараллеливания

Результаты экспериментальных расчетов

Информация о совместной изменчивости пространственно-временных полей ветра, волнения, течений и уровня моря

(Северная часть Атлантического океана)

Представление результатов расчетов

Высота волны, возможная 1 раз в 100 лет

Скорость ветра при волнении 1 раз в 100 лет

Атлас экстремальных гидрометеорологических явлений Каспийского моря

Уровень моря приволнении 1 раз в 100 лет

Приложения результатов расчетов

Расчет экстремальных воздействий на морские объекты

2006

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

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-архитектурв целях создания прикладных сервисов

компьютерного моделирования и обработки данных

НИР 2007-4-1.4-20-01-025 (2007-2008)

Парадигма параллельных вычислений в Грид

Вычислительные корпоративные Грид Отделение пользователя от инфраструктуры Возможность параллельного исполнения

Нужно посчитать!

S

S

ДанныеДанные

Грид-серверГрид-

сервер

Вычислительные узлыВычислительные узлы

Web-порталWeb-

портал

СервисыСервисы

ЗаданиеЗаданиеУра!

Концепция решения задачи

Интеллектуальный подход Использование концепции workflow Параллельное исполнение Применение балансировки нагрузки Прогнозирование производительности Визуальная оболочка проектирования, запуска и мониторинга

выполнения

PEGPEG

WorkflowWorkflow ПрогнозированиеПрогнозирование

Параллельноеисполнение

Параллельноеисполнение

Балансировканагрузки

Балансировканагрузки

Визуальное проектирование

Визуальное проектирование

Интеллектуальный подход

Интеллектуальный подход

Процесс проектирования приложения в iPEG

Пользователь описывает свое задание в виде блок-схемы workflow в терминах своей предметной области

Задает критерии вычислений

Действие 3Действие 3

Данные 1Данные 1

Данные 3Данные 3

Действие 2Действие 2

Волнение в Черном море за 2001-2002 годы

Волнение в Черном море за 2001-2002 годы

Выборка значительных

высот волн

Выборка значительных

высот волн

Рассчитать экстремумы 1 раз

в год

Рассчитать экстремумы 1 раз

в год

Графическая оболочка

Графическая оболочка

Хочу считать за минимальное

время

Процесс выполнения приложения в iPEG

AbstractWorkflow

AbstractWorkflow

UserInterface

WorkflowPlanner

PerformanceAnalyzer

ReplicaService

WorkflowScheduler

GridMonitor

PerformanceRefinement

WorkflowExecutor

Система управления знаниями

MetaWorkflow

AbstractWorkflow

ConcreteWorkflowMWF

?SS

S

AWFAWFAWF CWF

iPEG – интеллектуальная система поддержки принятия решения разработчика параллельных вычислительных приложений в Грид

Приложение: моделирование распространения ВИЧ

Вычислительный сервис моделирования эволюционной динамики комплексных сетей применительно к задачам распространения вирусных заболеваний с длительным инкубационным периодом (ВИЧ, Гепатит С)

Контактная сеть MSM

Традиционная контактная сеть

2006

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012г»

Инструментальная технологическая среда для

создания массовых мобильных онлайн-сервисов нового

поколения

НИР 2008-4-1.4-18-01-022 (2008)

Концепция мобильных сервисов нового поколения

Отображение традиционных бизнес-процессов на специфику

современных мобильных систем 1. Независимость от биллинговых систем операторов связи и контент-агрегаторов

2. Двухзвенная схема взаимодействия «провайдер-пользователь»

3. Финансово-расчетные операции на основе предоплаченного финансового продукта (ПФП)

4. Избирательное использование технологийлокального взаимодействия (включая NFC)

Отличительные черты:

Принцип оплаты сервисов на основе ПФП

Операторы

Связи

ПлатежныйЦентр ЭППCC

Абонент –Пользователь

ЭППCC

Продавцы, Провайдеры

Взносы

Платежи

Комиссия

Услуги, товары

Услуги связи

Платежи

Электронная Платежная Платформа

Банк-Эмитент

ВзносыВыпуск –Возврат ПИ

Выдача ПИ

Обращение ПИ

Предъявление ПИ

ПИ – Платежные Инструменты(Электронные Чеки, ПФП)

Архитектура инструментальной среды

РЕПОЗИТОРИЙКОМПОНЕНТОВ

Определение общей структуры сервиса

Формирование операций

Настройка операций

Типовые сценариипостроениясервисов

СПЕЦИФИКАТОР ТРЕБОВАНИЙ

Определение действий

Разработчик

XML-описание проекта

Мастер компонентов

Мастер клиента

Мастер сервера

Мастер точки контроля

БАЗА ЗНАНИЙ

2006

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012г»

Разработка высокопроизводительного программного комплекса для

квантово-механических расчетов и моделирования наноразмерных атомно-молекулярных систем и

комплексов

ОКР 2008-04-2.4-15-02-003 (2008-2009)

Цель разработки

Создание программного комплекса для квантово-механических расчетов и компьютерного моделирования наноразмерных атомно-молекулярных систем, наноструктур и наноматериалов

НА ОСНОВЕ

реализации нового комплексного подхода к компьютерному моделированию наносистем

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

суперЭВМ с иерархической параллельной архитектурой

Принцип действия объекта разработки

Расчет геометрических характеристик сложной атомно-молекулярной структуры («оптимизация» геометрии)

Расчет физических характеристик структуры (энергии возбужденных состояний, силы осцилляторов электронных переходов, плотности электронного потенциала и пр.)

Расчет макропараметров системы на основе атомно-молекулярных структур(термодинамические, оптические, фотоэлектрические и др. свойства)

ИНФРАСТРУКТУРА

iPSE – концепция ПК нового поколения

iPSE – Intelligent Problem Solving Environment

База экспертных знаний

Система онтологийМеханизм

логического вывода

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ

Интерфейс управления

Визуальный редактор данных

Справочные базы данных

ВВОД ДАННЫХ

Интерфейс управления

Система визуализации

Архивные базы данных

ВЫВОД

Модули работы сданными

Вычислительныемодули

Модули параллельного

выполнения

ВЫЧИСЛЕНИЯ

Представление результатов - визуализация

Разработка модуля визуализации на основе визуализатора SVR (GDT Software Group)

Юридическая схема организации ПК

Способ коммерциализации ПК – предоставление услуг через Интернет в рамках бизнес-модели ASP

Особенность организации ПК: активное использование компонентов сторонних разработчиков в рамках сервисно-ориентированной архитектуры (без модификации программных кодов).

Аналоги юридической схемы в РФ – отсутствуют; в мире – на уровне обсуждения (инициированы развитием Грид)

Способ организации: двусторонняя договоренность о:1) передаче прав на интеллектуальную собственность;2) передаче прав на использование функциональности;3) совместном использовании в рамках консорциума;4) постановке «на комиссию».