CC BY
23
роника
УДК 004.272
ПЯТАЯ МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ «ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ» Москва, 26-28 октября 2010 г.
Конференция была проведена Институтом проблем управления (ИПУ) им. В.А. Трапезникова РАН при поддержке Отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН, Научного совета РАН по теории управляемых процессов и автоматизации, Российского национального комитета по автоматическому управлению, РФФИ, ЗАО «Оракл.^ Компьютерное Оборудование» и компании «РОЙ Интернэшнл Консал-танси, Инк.». В ней приняли участие представители 56-ти организаций из 27 городов России и ближнего зарубежья, прочитаны 73 доклада, из них 40 — сотрудниками учреждений РАН, 27 — представителями вузов. Состоялись три пленарных заседания, на которых заслушаны следующие доклады.
• Акад. РАН С.Н. Васильев (ИПУ РАН, г. Москва). Ивери Варламович Прангишвили: более полувека в науке управления.
• Акад. РАН Ю.Г. Евтушенко, канд. физ.-мат. наук А.И. Голиков (ВЦ им. А.А. Дородницына РАН, г. Москва), канд. физ.-мат. наук М.А. Посыпкин (Институт системного анализа РАН, г. Москва). Параллельные методы решения экстремальных задач.
• Акад. РАН В.П. Иванников (Институт системного программирования РАН, г. Москва). Облачные вычисления в образовании, науке и госсекторе.
• Чл.-корр. РАН И.А. Каляев, д-р техн. наук И.И. Левин (НИИ МВС им. акад. А.В. Каляева Южного федерального университета, г. Таганрог). Реконфигурируемые мультиконвейерные вычислительные системы для решения потоковых задач обработки информации и управления.
• Чл.-корр. РАН И.В. Бычков, д-р техн. наук Г.А. Опарин, канд. техн. наук А.П. Новопашин, канд. техн. наук А.Г. Феоктистов, канд. техн. наук А.С. Корсуков (Институт динамики систем и теории управления СО РАН, г. Иркутск). Управление потоками заданий в интегрированных кластерных системах.
• Чл.-корр. РАН А.Г Ченцов (Институт математики и механики УрО РАН, г. Екатеринбург). Задачи маршрутизации с ограничениями и внутренними работами.
• Д-р техн. наук С.А. Степаненко (Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Институт теоретической и математической физики, г. Саров). Оценки ускорения вычислений гибридными системами.
• Д-р техн. наук В.П. Кутепов (Московский энергетический институт (технический университет). О параллелизме с разных сторон.
• Д-р техн. наук В.Э. Малышкин (Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, г. Новосибирск). Язык и система фрагментированного программирования больших численных моделей.
• В.А. Рокотыло (ЗАО «Оракл. Компьютерное оборудование», г. Москва). Кластерные решения Огасіе на серверах Х86.
Основные направления работы конференции:
• параллельные и распределенные вычисления в задачах моделирования, анализа, идентификации, управления и оптимизации (секция А, руководитель д-р техн. наук В.С. Подлазов);
• математические модели, вычислительные методы, алгоритмы распараллеливания вычислений (секция В, руководитель д-р техн. наук В.Г. Лебедев);
• архитектура параллельных и распределенных вычислительных систем, инструментальные средства для организации вычислений (секция С, руководитель канд. техн. наук Ю.С. Затуливетер). Из докладов, заслушанных на секции А можно
выделить пять групп.
1. Первую и самую многочисленную группу составляют доклады, в которых параллельные вычисления представлены наиболее полно и ярко.
Доклад д-ра техн. наук И.И. Левина (Южный федеральный университет, г. Ростов-на-Дону) посвящен новым архитектурным решениям для реконфигурируемых вычислительных систем, обеспечивающих максимальный параллелизм при решении задач, представленных в мультиконвейерном потоковом виде и вложенных в поле ПЛИС. В докладе канд. физ.-мат. наук В.П. Пархоменко (ВЦ им. А.А. Дородницына РАН) рассматривается моделирование поведения океана на многопроцес-
78
СОЫТВОЬ БСІЕМСЕБ № 1 • 2011
сорной вычислительной системе (МВС) кластерного типа. Доклад д-ра физ.-мат. наук А.И. Подгорного (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, г. Москва), д-ра физ.-мат. наук И.М. Подгорного (Институт астрономии РАН, Москва), а также доклады д-ра физ.-мат. наук Б.П. Рыбакина (кафедра высокопроизводительных вычислений МГУ им. М.В. Ломоносова) и канд. физ.-мат. наук А.В. Снытникова (Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, г. Новосибирск) посвящены решению задач магнитогидродинамики, газовой динамики и динамики плазмы на гибридных МВС с графическими ускорителями. В докладе чл.-корр. РАН Д.А. Губайдуллина, д-ра техн. наук А.И. Никифорова, канд. техн. наук Р.В. Садовникова (Институт механики и машиностроения КазНЦ РАН, г. Казань), а также в докладе д-ра техн. наук М.Г. Бояршинова, Д.С. Балабанова (Пермский государственный технический университет, г. Пермь) приводятся решения задач механики сплошных сред на гибридных МВС. Доклад д-ра физ.-мат. ннаук Г.К. Каменева, д-ра физ.-мат. наук А.В. Лотова, А.И. Рябикова (ВЦ им. А.А. Дородницына РАН), посвящен решению задачи многокритериальной оптимизации на суперкомпьютерной МВС. В докладе А.Ю. Шаенко (Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева РАН, г. Москва) рассматривается задача радиационного теплообмена на локальной сети персональных компьютеров. В докладе канд. техн. наук М.Н. Деменкова (ИПУ РАН) приводится метод численного решения нелинейных дифференциальных уравнений, нацеленный на поиск точек бифуркации решений. Решения ищутся с помощью графических ускорителей. Доклад Д.Ю. Князькова (Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН, г. Москва) посвящен сравнению различных методов расчетов голограмм на МВС с графическими ускорителями. В докладе д-ра физ.-мат. наук А.А. Лазарева,
А.М. Сальникова, А.В. Баранова (ИПУ РАН) рассматривается новый графический метод решения переборной задачи о ранце на МВС.
Отличительная особенность многих докладов этой группы, отчетливо проявившаяся на данной конференции, состоит в успешном применении гибридных вычислительных систем со сравнительно дешевыми графическими ускорителями (многопроцессорными SIMD-системами на базе технологии CUDA (Compute Unified Device Architecture). Сейчас они стали доступными широкому кругу пользователей в виде модулей или карт, которые можно встраивать в персональный компьютер, придавая ему черты многопроцессорной системы.
2. Доклады, в которых демонстрируется полная готовность к применению параллельных вычислений: выявлены параллельные участки модели, разработаны алгоритмы или программы их реализации, произведены оценки ожидаемого ускорения вычислений.
3. Доклады, в которых рассматриваются системы автоматизации или мониторинга, которые по своей сути являются системами с распределенными и (или) параллельными вычислениями.
4. Доклады, в которых имеется «предчувствие» параллельных вычислений. В них проведен анализ математических моделей или объектов автоматизации, выявлены параллельные участки, но отсутствует анализ, как этим воспользоваться и что это даст.
5. Доклады, в которых рассматриваемые задачи никак не связаны с параллельными вычислениями, но связаны с построением или оптимизацией различных распределенных структур (организационных, сетевых и т. п.).
Из докладов молодых участников секции А отметим следующие работы:
— Параллельная реализация модели взаимодействия электронного пучка с плазмой на современных многопроцессорных вычислительных комплексах (канд. физ.-мат. наук А.В. Снытников, Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН);.
— Распределенный параллельный расчет ради-ационно-кондуктивного теплообмена методом Монте-Карло на базе графических ускорителей (А.Ю. Шаенко, Астрокосмический центр Физического института им. П.Н. Лебедева РАН);
— Параллельный бифуркационный анализ нелинейных систем управления (канд. техн. наук М.Н. Деменков, ИПУ РАН).
— Задачи расчета и оптимизации электромагнитных полей в голографической литографии (Д.Ю. Князьков, Институт проблем механики им.
А.Ю. Ишлинского РАН).
Из представленных на секции В работ можно выделить группы докладов, направленные на:
— решение задач управления сложными системами с использованием параллельных вычислений;
— развитие методов автоматической разработки параллельных программ и совершенствование технологий программирования;
— решение так называемых МР-сложных задач целочисленного программирования.
В докладе канд. техн. наук А.В. Бабичева (ИПУ РАН) предложена новая модель представления алгоритмов, сделан краткий обзор результатов, связанных с этой моделью и на примере задачи распараллеливания продемонстрирована эффективность этой модели для задач оптимизации кода. В докладе канд. техн. наук П.А. Правильщикова (ИПУ РАН) рассмотрены фундаментальные проблемы управления, которые сводятся к решению МР-полных задач. В докладе канд. физ.-мат. наук С.В. Кругликова (Институт математики и механики УрО РАН) рассмотрены задачи моделирования согласованного маневрирования групп объектов в сложных физико-географических условиях. Модель основана на иерархическом представлении объектов, допускающем естественное наращивание, что позволяет рассматривать объекты большой сложности.
ПРОБЛЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ №1*2011
79
В докладе А.С. Игнатьева, канд. техн. наук A.A. Семенова (Институт динамики систем и теории управления СО РАН) представлен новый подход к обращению полиномиально вычислимых дискретных функций. Основу предложенного подхода составляют алгоритмы логического вывода. Основной практический результат работы — новый решатель гибридной архитектуры, функционирующий в MPI-среде. Данный решатель показал высокую эффективность на задачах обращения некоторых дискретных функций, используемых в криптографии. В работе Е.А. Ярошенко (ИПУ РАН) рассмотрена задача моделирования двухфазной фильтрации в пористой среде с применением универсальной многосеточной технологии и распараллеливания вычислений. Показана эффективность такой технологии на примере тестовых расчетов, выполненных на МВС.
Тематика секции С отражает актуальные вопросы решения теоретических и практических задач управления с учетом фундаментальных, технических и организационных аспектов развития параллельных и распределенных компьютерных систем и сетей.
Фундаментальное влияние разноплановых фундаментальных факторов, таких как распределенность, параллелизм и недетерминированность глобальных компьютерных сред, требует выработки новых целостных подходов и повышения уровней общности их рассмотрения. Это выдвигает новые требования к методам построения моделей управления и эффективных алгоритмов распределенной и параллельной обработки информации, обладающих высокой вычислительной, структурной и логической сложностью, а также технологий их программирования в распределенных и высокопараллельных компьютерных средах.
Представленные доклады на секции С посвящены актуальным теоретическим, методологическим и прикладным задачам и охватывают следующий круг вопросов:
— архитектура параллельных и распределенных вычислительных систем;
— модели и средства распределенных вычислений;
— программный инструментарий управления вычислительными кластерами;
— математические и инструментальные аспекты дискретной оптимизации;
— методы защищенного кодирования;
— оптимизация расписания взаимодействия задач во встроенных системах реального времени.
В значительной части докладов на секции С представлены результаты прикладных исследований и разработок, направленных на развитие аппаратных и программных методов повышения эффективности функционирования, проектирования и эксплуатации систем параллельной обработки данных общего и специального назначения.
Большой интерес вызвали доклады канд. техн. наук Ю.С. Затуливетра, канд. техн. наук Е.А. Фи-щенко и И.А. Ходаковского (ИПУ РАН), развивающие подход к разработке и обоснованию методов сетецентрического управления на основе исчисления древовидных структур, а также доклады Н.В. Стрельцова (ОАО «МУЛЬТИКЛЕТ», г. Екатеринбург) «Архитектура и реализация мульти-клеточных процессоров», канд. физ.-мат. наук
A.Ю. Быковского и А.А. Егорова (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, г. Москва) «Методы защищенного кодирования сообщений и структур знаний в аппаратных многоагентных системах, реализуемые на основе многозначной алгебры Алена — Живона», канд. техн. наук Э.И. Ватутина, д-ра техн. наук И.В. Зотова, д-ра техн. наук
B. С. Титова (Юго-Западный государственный университет, г. Курск) «Акселератор для быстрого преобразования конструктивных подмножеств вершин параллельных алгоритмов», канд. техн. наук Н.А. Лукина (Институт машиноведения УрО РАН) «Функционально-ориентированные процессоры с однородной архитектурой для реализации алгоритмов бортовых систем управления», д-ра техн. наук Г.Г. Стецюры (ИПУ РАН) «Активные сети и сети с групповыми программами (сходство и различия)».
На заключительном заседании секции С была проведена дискуссия на тему организации параллельных и распределенных вычислений для сетецентрического управления. Это новое научное направление, представленное канд. техн. наук Ю. С. Затуливетром, вызвало интерес и стало предметом активного обсуждения, в ходе которого были отмечены новизна, оригинальность и актуальность представленного подхода. Обсуждались также перспективы технологий программирования, направленные на решение задач сетецентрического управления, отвечающих требованиям массового применения. К числу важнейших направлений исследований были отнесены проблемы разработки теоретических и прикладных методов постановки и решения задач управления в сильно связном пространстве параллельных и распределенных вычислений, формирующемся в ресурсах глобальных сетей, а также проблемы построения высокопараллельных вычислительных систем и создания методов и технологий эффективного программирования.
А.В. Ахметзянов, И.И. Ибрагимов, В.Г. Лебедев,
В.С. Подлазов, Ю.С. Затуливетер
Ахметзянов Атлас Валиевич — канд. техн. наук,
зав лабораторией, S (495) 334-92-11, И [email protected], [email protected],
Ибрагимов Ильдар Ильясович — канд. техн. наук,
ст. науч. сотрудник, S (495) 334-90-30, И [email protected],
Лебедев Валентин Григорьевич — д-р техн. наук, ученый секретарь, S (495) 334-90-20, И [email protected], Подлазов Виктор Сергеевич — канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник, S (495) 334-78-31, И [email protected], Затуливетер Юрий Семенович — канд. техн. наук, вед. науч. сотрудник, S (495) 334-92-09, И [email protected], Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, г. Москва.
80
CONTROL SCIENCES № 1 • 2011
