ПРОГРАММИРОВАНИЕ БЛИЖАЙШЕГО БУДУЩЕГО: КОНЦЕПЦИЯ И ПРАГМАТИКА
- Авторы: Ильин В.П.1,2
-
Учреждения:
- Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
- Новосибирский государственный технический университет
- Выпуск: Том 93, № 2 (2023)
- Страницы: 150-161
- Раздел: ОБОЗРЕНИЕ
- URL: https://journals.rcsi.science/0869-5873/article/view/140606
- DOI: https://doi.org/10.31857/S086958732302007X
- EDN: https://elibrary.ru/FCSFWU
- ID: 140606
Цитировать
Аннотация
В статье рассматриваются концепция, архитектура и научно-организационные проблемы создания интегрированного программного обеспечения нового поколения, предназначенного для предсказательного моделирования в машиностроении, энергетике, материаловедении, биологии, медицине, экономике, природопользовании, экологии, социологии и др. Математические постановки включают в себя междисциплинарные прямые и обратные экстремально ресурсоёмкие задачи, решение которых осуществляется с помощью вычислительных методов и технологий масштабируемого распараллеливания путём гибридного программирования на гетерогенных суперкомпьютерах с распределённой и иерархической общей памятью. Концепция проекта содержит разработку инструментального вычислительного окружения, поддерживающего все стадии крупномасштабного машинного эксперимента: геометрическое и функциональное моделирование, генерацию адаптивных неструктурированных сеток различных типов и порядков, аппроксимацию исходных уравнений, решение возникающих алгебраических проблем, постпроцессинг получаемых результатов, оптимизационные методы для обратных задач, машинное обучение и принятие решений по итогам расчётов. Эффективная функциональность инструментального вычислительного окружения базируется на высокопроизводительных вычислениях и интеллектуализированных средствах работы с большими данными. Архитектура инструментального вычислительного окружения предусматривает автоматизированное расширение состава реализуемых моделей и применяемых алгоритмов, адаптацию к эволюции суперкомпьютерных платформ, дружественные интерфейсы и активное переиспользование внешних программных продуктов, согласованное участие различных групп разработчиков, что в совокупности должно обеспечить длительный жизненный цикл и востребованность создаваемой экосистемы широким кругом пользователей из различных профессиональных областей.
Об авторах
В. П. Ильин
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН; Новосибирский государственный технический университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: vestnik.ran@yandex.ru
Россия, Новосибирск; Россия, Новосибирск
Список литературы
- Ильин В.П. Вычислительная информатика: открытие науки. Новосибирск: Наука, 1991.
- Любимский Э.З., Поттосин И.В., Шура-Бура М.Р. От программируемых программ к системам программирования (российский опыт) // История информатики в России. Учёные и их школы, М.: Наука, 2003. С. 252−261.
- Ильин В.П. Сибирская информатика: школы Г.И. Марчука, А.П. Ершова, Н.Н. Яненко // История информатики в России. Учёные и их школы. М. Наука, 2003. С. 340–363.
- Ершов А.П., Ильин В.П. Пакеты программ – технология решения прикладных задач. Новосибирск: ВЦ СО АН СССР. Препринт № 121, 1978.
- Самарский А.А., Михайлов А.П. Математическое моделирование. М.: Физматгиз, 2002.
- Яненко Н.Н., Коновалов А.Н. Некоторые вопросы теории модульного анализа и параллельного программирования для задач математической физики и механики сплошной среды // Современные проблемы математической физики и вычислительной математики. М.: Наука, 1982. С. 200−217.
- Яненко Н.Н., Рычков А.Д. Актуальные проблемы прикладной математики и математического моделирования. Новосибирск: Наука, 1982.
- Cottrell J., Hughes T., Bazilevs Y. lsogeometric Analysis: Towards Integration of CAD and FEA. Wiley, Singaporeг, 2009.
- Ершов А.П. Альфа-язык. Энциклопедия кибернетики / Ред. В.М. Глушков. Киев: Глав. ред. УСЭ, 1974. С. 111−113.
- Benkner S., Lonsdale D., Zuma H.P. The HPF – Project: Supporting HPF for Advanced Industrial Application // Proceedings EuroPAR 99. V. 1685.
- DVM Systems. http//www.keldush.ru /dvm
- IESP/www/exascale.org/iesp
- Il’in V.P. Problems of Parallel Solution of Large Systems of Linear Algebraic Equations // J. Math. Sci. 2016. V. 216. № 6. P. 795–804.
- Dongarra J., Grigori L., Higham N.J. Numerical Algorithms for High Performance Computational Science // Phil. Trans. R. Soc. 2020. A 378.
- Ильин В.П. Как реорганизовать вычислительные науки и технологии // Вестник РАН. 2019. № 2. С. 232−242.
- Ильин В.П. Математическое моделирование: философия науки // Сб. науч.-попул. статей “Математика, механика и информатика”, 2017. С. 8−16.
- Ильин В.П. Математическое моделирование. Ч. 1. Непрерывные и дискретные модели. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017.
- Il'in V.P. Artificial Intelligence Problems in Mathematical Modeling // Springer Nature Switzerland AG 2019 / V. Voevodin, S. Sobolev (eds.). RuSCDays 2019. CCIS 1129. P. 505−516.
- Il’in V.P. Integrated Computational Environment for Grid Generation Parallel Technologies // Springer Nature Switzerland AG 2020 / L. Sokolinsky, M. Zymbler (eds.). 2020. V. CCIS 1263. P. 58−68.
- Бутюгин Д.С., Ильин В.П. CHEBYSHEV: принципы автоматизации построения алгоритмов в интегрированной среде для сеточных аппроксимаций начально-краевых задач // Труды Международной конференции ПАВТ'2014. Челябинск: изд-во ЮУрГУ, 2014. С. 42−50.
- Dongarra J. List of freely available software for linear algebra on the web (2006). http://netlib.org/utk/people/JackDongarra/la-sw.htm
- Il’in V.P. On an Integrated Computational Environment for Numerical Algebra // Springer Nature Switzerland AG 2019 / L. Sokolinsky, M. Zymbler (eds.). PCT 2019. V. CCIS 1063. P. 91–106.
- Il’in V.P. The Integrated Computational Environment for Optimization of Complex Systems // Proceed. 2019 15th International Asian School-Seminar “Optimization Problems of Complex Systems (OPCS-2019)”. P. 65–67.
- Bastian P., Blatt M., Dedner A. et al. The Dune Framework: Basic Concepts and Recent Developments, Computers and Mathematics with Applications, 2020. DOI.org/10.1016/j.camwa.2020.06.007
- OpenFOAM. https://www.openfoam.com/
- INMOST: A Toolkit for Distributed Mathematical Modeling. https://www.inmost.org
- ll’in V.P. The Conception, Requirements and Structure of the Integrated Computational Environment. B Supercomputing 4 th Russian Supercomputing Days, RuSCDays 2018. Revised Selected Papers. P. 653−665 (Communications in Computer and Information Science). V. 965. Springer-Verlag GmbH and Co. KG.
- Il’in V. Parallel Intelligent Computing in Algebraic Problems // Sokolinsky L., Zymbler M. (eds). Parallel Computational Technologies. PCT 2021. Communications in Computer and Information Science. V. 1437. Springer, Cham.
- Aleeva V. Designing Parallel Programs on the Base of the Conception of 푄-Determinant // Supercomputing. RuSCDays 2018 (Communications in Computer and Information Science (CCIS)). 2019. V. 965. V. Voevodin, S. Sobolev (eds.). Springer, Cham. P. 565−577.
- Akhmed-Zaki D., Lebedev D., Malyshkin V., Perepelkin V. Automated Construction of High Performance Distributed Programs in LuNA System // Parallel Computing Technologies. PaCT 2019 (Lecture Notesin Computer Science. V. 11657) // V. Malyshkin (ed.). Springer, Cham. P. 3–9. https://doi.org/10.1007/978-3-030-25636-4_1
- Ershov A.P., Marchuk G.I. Man-machine Interaction iп Solving a Certain Class of Differential Equations // Proceed. IFIP Congress. New York, 1965. P. 550− 551.
- Antonov A., Dongarra J., Voevodin V. AlgoWiki Project as an Extension of the Top500 Methodology // Supercomputing Frontiers and Innovations. 2018. V. 5. № 1. P. 4–10. https://doi.org/10.14529/jsfi18010
- Borgest N.M. Key Terms the Ontology of Designing Review // Anal. Gen. Ontol. Des. 2013. V. 3. № 9. P. 9–31.
- LeCun Y., Bengio Y., Hinton G. Deep learning // Nature. 2015. V. 521. P. 436–444. https://doi.org/10.1038/nature14539
- Weinan E. Machine Learning and Computational Mathematics // Commun. Comput. Phys. 2020. V. 28. № 5. P. 1639–1670. https://doi.org/10.4208/cicp.oa-2020-0185
- Kleppe A. Software Language Engineering: Creating Domain Specific Language Using Metamodels. N.Y.: Addison Wesley, 2008.
- Kohn S., Kumfert G., Painter J., Ribben C. Divorcing Language Dependencies from a Scientific software Library // http://computation. .llnl.gov /casc /components/docs/2001statpp.pdf
- Allan B., Armstrong R., Wolfe A. et al. The CCA Core specification in a Distributed Memory // SPMD Framework Concurrent Practice and Expedience. 2002. V. 14. P. 323–345.
- Feoktistov A., Kostromin R., Sidorov I.A., Gorsky S.A. Development of distributed subject-oriented applications for cloud computing through the integration of conceptual and modular programming // Proceed. of the 41st International Conference on Information and Communication Technology, Electronics and Microelectronics. IEEE, 2018. P. 256–261.
- Брукс Ф. Мифический человеко-месяц, или Как создаются программные системы. М.: Символ-Плюс, 2010.
- Скопин И.Н. Основы менеджмента программных проектов. Курс лекций. Учебное пособие. М.: ИНТУИТ. РУ, 2004.
Дополнительные файлы
