Пленарные доклады

Активные   знания
Докладчик: д.т.н., проф. Малышкин Виктор Эммануилович

Аннотация. Активные знания – развивающаяся сейчас технология автоматического конструирования параллельных программ решения задач по непроцедурным спецификациям  пользователем. Эта технология должна обеспечить перевод всего накопленного человечеством технологического базиса в активную форму, в которой решение задачи заканчивалось бы ее спецификацией (как работает волшебная палочка) и не нужны будут 25 лет образования и 10  лет накопления производственного опыта. Именно методы решения задачи построения технологической системы активных знаний обсуждаются в лекции.

Технология Nvidia OptiX для разработки параллельных программ, базирующихся на трассировке лучей
Докладчик: д.т.н., доц. Дебелов Виктор Алексеевич

Аннотация. C 2008 года Nvidia разрабатывает и совершенствует технологию OptiX, построенную над CUDA, т.е. применимую для самых распространенных ГПУ. OptiX ориентировна на разработку достаточно широкого класса научно-исследовательских приложений, в которых основным инструментом является трассировка лучей (путей), - это не только фотореалистическая компьютерная графика, но и задачи расчета тепломассопереноса, вибропросвечивание Земли и другие.
Отметим такие характеристики OptiX, как:
  • Простота освоения и большой диапазон гибкости использования, т.к. не требует знания CUDA, OpenGL, DirectX от новичка, но для более искушенных пользователей позволяет применение этих инструментов. Большой набор примеров приложений в исходных кодах, что также обеспечивает высокую скорость освоения системы.
  • Переносимость: исходные коды приложения на С/С++ идентичны для Windows и Linux.
  • Система бесплатная и может использоваться на персональных компьютерах, оснащенных ГПУ (видеокартой) типа Nvidia Geforce.

Параллельные вычислительные технологии в задачах динамической метеорологии и оценки качества атмосферного воздуха
Докладчик: д.ф.-м.н., проф. Старченко Александр Васильевич

Аннотация. Процессы, происходящие в атмосферном пограничном слое, оказывают существенное влияние на жизнь и деятельность человека. Туманы, метели, осадки, гололедно-изморозевые отложения, конвективные явления (гроза, шквал, смерч) и ряд других опасных погодных явлений оказывают существенное влияние на работу всех отраслей хозяйства, в том числе на работу наземного и воздушного транспорта, на энергообеспечение хозяйственных объектов. Более того, опасные явления погоды часто являются причиной катастрофических последствий. Опасность для жизнедеятельности представляет и ухудшение качества приземного воздуха, обусловленное вариациями его аэрозольного состава вследствие природных катаклизмов (обширных пожаров, извержения вулкана) или антропогенных выбросов (результата интенсивной хозяйственной деятельности человека на крупных урбанизированных территориях), приводящих к образованию смога, многие компоненты которого характеризуются высокой токсичностью и ослабляют видимость.
Одной из актуальнейших проблем как фундаментальных, так и прикладных наук является создание математического и суперкомпьютерного программного обеспечения для информационных систем мониторинга и прогнозирования состояния приземного слоя атмосферы над населенными пунктами и крупными транспортными узлами. Особое значение такие исследования приобретают в связи с необходимостью обеспечения безопасности жизнедеятельности в крупных аэропортах, где возникновение локальных неблагоприятных атмосферных явлений может привести к чрезвычайным ситуациям.
В докладе представлены основные подходы разработки программного обеспечения для проведения исследований атмосферы с помощью суперкомпьютеров, а также результаты численных расчетов по прогнозированию образования осадков, штилевых условий, обледенения воздушных суден во время взлета и посадки, качества атмосферного воздуха, дальности видимости и пр.
Исследование  выполнено  при финансовой поддержке РФФИ и Администрации Томской области в рамках научного проекта № 16-41-700178р_а.

Проблемы разработки и реализации параллельных алгоритмов анализа и оптимизации сетей с ненадёжными элементами
Докладчик: д.т.н., доц. Родионов  Алексей Сергеевич
Аннотация. В лекции рассматриваются примеры задач расчёта показателей надёжности случайных графов, применяемых при анализе сетей связи и мониторинга, а также задач структурной оптимизации сетей по этим показателям.
В связи с решением рассматриваемых задач предлагаются решения по организации многоуровневого параллелизма.
При решении задач расчёта показателей (вероятность связности выделенного подмножества вершин, вероятность пропуска потока заданной величины между парой вершин, размер связного подграфа, содержащего выделенную вершину и др.), имеющих доказанную NP-трудность, решаются проблемы эффективного распараллеливания:
  •     полного перебора вариантов разрушения графа,
  •     базовых алгоритмов расчёта значения показателя для конкретного варианта разрушения,
  •     вспомогательных алгоритмов (проверки связности графа, нахождения максимального потока и др.).
При решении задач структурной оптимизации встаёт проблема распараллеливания выбранного алгоритма оптимизации, в ходе которой необходимо многократно вычислять (снова параллельно) значения оптимизируемых показателей. Обсуждаются островной генетический алгоритм и параллельные реализации метода случайного поиска.

Суперкомпьютерные вычисления в задачах глобальной оптимизации
Докладчик: д.т.н., проф. Гергель Виктор Павлович

Аннотация. Проблемы глобальной оптимизации, с одной стороны, широко встречаются в научно-технических приложениях, а, с другой стороны, являются задачами большой вычислительной сложности. В лекции рассматриваются эффективные алгоритмы решения задач глобальной оптимизации. Главное внимание уделяется проблемам организации эффективных параллельных вычислений. Приводятся результаты вычислительных экспериментов, в которых используется сотни тысяч вычислительных ядер современных суперкомпьютерных систем.

Два подхода к управлению компиляцией: синтаксическое и событийное управление
Докладчик: к.ф.-м.н. Скопин Игорь Николаевич

Аннотация. Синтаксическое управление — один из стилей традиционного императивного последовательного программирования, который появился в связи с необходимостью технологичного решения задач, связанных с компиляцией. Попытки использовать при его реализации потенциал параллельных вычислений не привели к реальным успехам. В то же время, в определенном смысле противоположный подход к управлению, именуемый как событийное программирование, уже давно используется в качестве концептуальной основы параллелизма. Как будет показано, событийное программирование, не имеет серьезных причин, из-за которых его не следует примерять при управлении компиляцией. В связи с этим возникает вопрос, почему в реальных компиляторах оно не используется. Возможные ответы на этот вопрос обсуждаются обучаемыми. Одним из наиболее важных аспектов обсуждения является возможность эффективного использования процессорных ресурсов при компиляции.

Суперкомпьютерные системы
Докладчик:  д.т.н. Глинский  Борис Михайлович

Аннотация.  Кластерные суперкомпьютеры ЦКП «Сибирский суперкомпьютерный центр»: особенности архитектуры, системное и прикладное программное обеспечение, примеры применения для решения научных задач в геофизике, физике плазмы, астрофизике и других областях.
Эволюция суперкомпьютерных систем, на пути к экзафлопсным суперкомпьютерам. Зачем нужны экзафлопсные суперкомпьютеры?
Некоторые подходы к разработке алгоритмического и программного обеспечения для будущих экзафлопсных суперкомпьютеров: со-дизайн, имитационное моделирование, оценка энергоэффективности вычислительных алгоритмов.
Экскурсия в ЦКП «Сибирский суперкомпьютерный центр» ИВМиМГ СО РАН.

Технология фрагментированного программирования и система LuNA
Докладчик:  Перепёлкин Владислав Александрович

Аннотация. Рассматривается проблематика автоматизации параллельного программирования больших численных задач на суперкомпьютерах. Даются ключевые понятия и концепции технологии фрагментированного программирования, предназначенные для такой автоматизации. Рассматриваются реализационные идеи и основные алгоритмы экспериментальной системы программирования LuNA (Language for Numerical Algorithms), поддерживающей технологию фрагментированного программирования.

Решение задач в области нефтяной геофизики с использованием технологии фрагментированного программирования и системы LuNA
Докладчик: Лебедев Данил Владимирович

Аннотация. На примере решения двумерной и трехмерной краевой задачи фильтрации жидкости для системы "нефть-вода-газ" рассматриваются различные параллельные алгоритмы для решения этих задач, в частности параллельный алгоритм с 1D  декомпозицией, метод Яненко, параллельно-конвейерный алгоритм. Произведено сравнение эффективности различных реализаций алгоритма: последовательная программа, параллельная реализация с использованием стандарта MPI, фрагментированная программа в системе LuNA и LuNA-программа, оптимизированная средствами ручного управления исполнением фрагментированных программ.