CC BY
8Секция 5 97
корректности. В этом состоит преимущество предлагаемого подхода по сравнению с другими концептуально близкими приемами и методами, моделирующими время.
Исследования, представленное в докладе, показало, что преодоление трудных проблем глобализации времени на основе мировых часов достижимо, если глобальное время рассматривать как сущность, вторичную по отношению к локальным временам элементов системы. Это позволило определить общие требования к инструментам программной поддержки конструирования моделей, учитывающие необходимость оптимизации модельных расчетов на суперкомпьютерах. В качестве перспектив подхода рассматривается разработка унифицированных шаблонов проектирования для достаточно общих методов построения моделей развития.
Библиотека реализации ассоциативных вычислений на графических ускорителях cuSTAR: представление данных для задач биоинформатики
Т. В. Снытникова
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
Email: snytnikovat@ssd.sscc.ru
DOI: 10.24412/cl-35065-2022-1-01-32
За последние несколько лет обработка генома стала широковостребованной задачей. Различными вариантами обраьотки занимаются как частные лаборатории (от ПЦР-тестов до генитических паспортов), так и научные коллективы. При этом и первые, и вторые обрабатывают большие объемы данных или за счет количества образцов, или за счет длинны этих образцов: от десятков тысяч до нескольких миллиардов нуклеотидов. Заметим, что огромная часть вычислений связана с поиском отдельных нуклеотидов или их последовательностей в большей последовательности или в большом числе последовательностей.
Для этого целесообразно использовать ассоциативные параллельные вычисления. Но ассоциативные архитектуры не представлены на рынке компьютерной техники в отличии от широкодоступных графических ускорителей. Библиотека cuSTAR была работана для реализации ассоциативных вычислинений на графических ускорителях. В данной работе предлагается метод организации данных, позволяющий использовать ассоциативные алгоритмы для решения различных задач, связаных с обработкой генома.
Исследование выполнено в рамках государственного задания ИВМиМГ СОРАН 0251-2021-0005.
Гибридный метод вычисления градиентов и метод расчета ограничителей градиента для повышения точности решения задач аэродинамики на неструктурированных сетках
А. В. Стручков, Р. Н. Жучков, А. С. Козелков
Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики
Нижегородский государственный технический университет им. Р. Е. Алексеева DOI: 10.24412/cl-35065-2022-1-01-33
В работе рассматривается вопрос расчета градиентов газодинамических величин на неструктурированных сетках в задачах аэродинамики. Используется интерполяционный алгоритм Грина - Гаусса и метод наименьших квадратов с различными весами. Показано, что метод Грина - Гаусса дает хорошую точность на ортогональных сетках, но на неструктурированных сетках данный метод имеет недостаточную точность. В случае метода наименьших квадратов результаты существенно зависят от геометрии ячеек сетки.
98 Суперкомпьютерные вычисления и программирование
Для повышения точности при расчете на неструктурированных сетках с произвольными ячейками авторами предложен гибридный метод расчета градиентов, совмещающий в себе как свойства метода Грина - Гаусса, так и метода наименьших квадратов. В работе приводится вид функции для вычисления веса вклада в итоговую формулировку градиента каждого из методов при определении итогового значения градиента. Функция обеспечивает плавный переход между методами в зависимости от свойств ячейки.
Применение предложенного метода расчета градиентов показано на решении задачи трансзвукового обтекания профиля ЫДСД0012 и сверхзвукового обтекания модели летательного аппарата. На данных примерах продемонстрировано повышение точности от применения гибридного метода расчета градиентов на неструктурированных сетках.
Дополнительно в работе рассматривается вопрос применения ограничителя градиента газодинамического потока при решении трехмерных задач аэродинамики на произвольных неструктурированных сетках. Приводится решение задач с ударно-волновыми структурами, в которых для предотвращения появления осцилляций на разрывных решениях понижается порядок точности за счет использования функции-ограничителя градиента. Исследовано влияние ограничителя на точность результатов и монотонность решения. Показано, что применение ограничителя в "классической формулировке", в которой порог срабатывания основан на характерном размере ячейки сетки, способствует подавлению ложных осцилляций в решении и повышению его монотонности. Однако при расчете на неструктурированных сетках ограничитель в такой формулировке может привести к появлению областей его случайного срабатывания, что влияет на точность получаемого решения. Для неструктурированных сеток предложена иная запись ограничителя, в котором формулировка порога срабатывания основана на использовании газодинамических параметров течения. Предложенный вариант функции характеризуется отсутствием "паразитных" областей случайного срабатывания и обеспечивает его работу лишь в области высоких градиентов - ударно-волновых процессов. При этом свойства монотонности, в сравнении с "классической формулировкой", сохраняются. Для обоих вариантов ограничителей приведено сравнение констант порога срабатывания на примере численного решения задач с ударно-волновыми процессами на различных сетках. По результатам их решения даны рекомендации по оптимальным значениям этих величин.
Для рассмотрения применимости функций ограничителя выбраны задачи сверхзвукового течения в канале с клином и трансзвуковое обтекание профиля ЫДСД0012. Расчет проводился с использованием неструктурированных сеток на основе тетраэдров, усеченных шестигранников и многогранников. На примере решения этих задач показана область случайного срабатывания ограничителя Venkatakrishnan в "классической формулировке" и отсутствие таких областей в случае применения модифицированного варианта функции ограничителя. При анализе коэффициента силы лобового сопротивления в задаче обтекание профиля ЫДСД0012 показано, что более "чистая" работа предложенного варианта ограничителя Venkatakrishnan способствует повышению точности решения задачи в целом.
Работа выполнена при финансовой поддержке национального проекта "Наука и университеты" в рамках программы Минобрнауки РФ по созданию молодежных лабораторий № FSWE-2021-0009 (научная тема "Разработка численных методов, моделей и алгоритмов для описания гидродинамических характеристик жидкостей и газов в естественных природных условиях, и условиях функционирования индустриальных объектов в штатных и критических условиях на суперкомпьютерах петафлопсного класса"), а также при финансовой поддержке гранта Президента Российской Федерации по государственной поддержке ведущих научных школ НШ-70.2022.1.5
