ЦКП ССКЦ ИВМиМГ СО РАН
Проводится регулярный семинар «Высокопроизводительные вычисления» на базе ССКЦ, кафедры Вычислительных систем НГУ и Центра Компетенции по высокопроизводительным вычислениям СО РАН - Intel.
Заседания семинара проходят в конференц-зале ИВМиМГ СО РАН по четвергам в 11-00.
Архив семинаров: 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Презентации последних семинаров:
к.ф.-м.н. Скопин И.Н. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Обсуждается проблематика нетрадиционных моделей вычислений: функциональные, сентенциальные и ассоциативные модели. Более подробно рассматривается модель В. С. Бурцева как один из наиболее развитых подходов к реализации эффективных ассоциативных вычислений. Особое внимание уделено вопросу осуществимости совместного использования различных моделей при разработке единой программной системы — можно или нет избежать эклектики и известных ее проблем при таком совмещении?
Снытникова Т. В. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В работе представлена реализация модели ассоциативных вычислений (STAR-машина) на графических ускорителях. Обоснована эффективность этой реализации: реализация на GPU обладает ассоциативными свойствами в слабом смысле. Это подтверждается как теоретическими оценками, так и вычислительным экспериментом. Далее приводятся рекомендации по адаптации и оптимизации ассоциативных алгоритмов под выполнение на GPU. На графе с 5000 вершин адаптированный под GPU ассоциативный алгоритм транзитивного замыкания графа выполняется быстрее в 2 378 раз по сравнению с последовательным алгоритмом.
Московский А.А. (группа компаний РСК)
Аннотация
Группа компаний РСК - ведущий российский разработчик и интегратор суперкомпьютерных решений, существует с 2009 года. Аппаратные платформы РСК позволяют создавать энергоэффективные и компактные вычислительные комплексы за счет использования технологий жидкостного охлаждения.
Последние годы развивается направление, связанное с высокопроизводительными системами хранения данных - в первую очередь на основе твердотельных накопителей с интерфейсом NVMe. Все более важным компонентом решения становится система управления и оркестрации, кто позволяет гибко управлять программной конфигурацией комплекса в зависимости от решаемых задач.
д.ф.-м.н. Платов Г.А. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Одной из проблем, стоящих перед современной наукой, является оценка будущих изменений климата и их последствий для окружающей среды. Экосистемы Сибири и Арктического побережья восточной России наиболее чувствительны к изменению климата и к антропогенным воздействиям. Наиболее заметными последствиями климатических изменений в Арктике является таяние морского льда, деградация многолетнемерзлых толщ, приводящая к разрушению инфраструктуры полярных регионов, миграция на север границы лесной растительности. Оттаивание как материковой, так и шельфовой мерзлоты сопровождается выбросами в атмосферу парниковых газов и окислением вод Северного Ледовитого океана. Для анализа последствий климатоэкологических изменений в этом регионе необходимо изучение физических механизмов, определяющих состояние многокомпонентной климатической системы. Для получения оценок возможных изменений природной среды в мире широко используются физико-математические модели, прогнозирующие будущее состояние компонентов климатоэкологической системы на основе сценарных расчетов.
В ИВМиМГ СО РАН разработан программный комплекс [1], включающий ряд моделей компонент климатической системы, связанных посредством специального блока взаимодействия. Атмосферный блок представляют численные модели атмосферы PlaSim [2] и, в перспективе, INMCM [3], включающие также блоки суши и растительности. Океан представлен системой вложенных моделей океана различного разрешения и уровня параметризации физических процессов, включая модель SibCIOM в приложении к Мировому океану [4] и к Северному Ледовитому океану и Северной Атлантике [5], а также модель SibPOM в применении к ряду окраинных морей России [6] с учетом морского льда (CICE-3, LANL) и речного стока.
В докладе обсуждаются результаты численного моделирования. Анализ динамики ледового поля Арктики показал, что одним из наиболее эффективных факторов, способствующих редукции морского льда, являются процессы с временным масштабом атмосферных блоков [7]. При рассмотрении термодинамических процессов мы пришли к выводу, что наиболее значительные изменения в связи с климатическим трендом в поле льда происходят вследствие изменений, вызванных потоками длинноволнового излучения. При увеличении приземной температуры растет влажность воздуха вблизи поверхности океана, а в результате более значительная часть излученной поверхностью длинноволновой радиации отражается влажным воздухом обратно, создавая подобие парникового эффекта. Кроме того, установлена взаимосвязь основных структур атмосферной циркуляции с формированием и редукцией льда, включая возможные обратные связи. На основе ЕОФ анализа выявлены тенденции изменчивости атмосферного форсинга и степень его влияние на систему океан-лед [6,7,8].
Обсуждаются также некоторые аспекты роста устойчивых режимов циркуляции в средних широтах, рассмотрены такие режимы, как стационарные волновые структуры и блокинги и как они могут меняться в условиях изменения климата [9]. Арктическое потепление рассматривается как один из нескольких факторов, влияющих на динамику атмосферы. В средних широтах долговременные экстремальные явления, блоки, обычно связаны с сохранением определенных режимов циркуляции и экстремальные явления также часто связаны с такими режимами. Блоки часто проявляют большую антициклоническую аномалию и обращают зональное течение так, что в некоторой части заблокированной области появляются восточные ветры, а обычный западный поток прерывается на длительный период (неделя или дольше), эти события часто связаны с экстремальной погодой.
к.ф.м.н. Швецов А.В. (НИЦ Курчатовский институт – ПИЯФ)
Аннотация
В настоящее время для исследования взаимодействия малых молекул с биомакромолекулами часто используют молекулярный докинг. Данный подход имеет как свои преимущества, так и недостатки. К основным его недостаткам можно отнести тот факт, что молекулярный докинг использует скоринговые функции вместо расчёта реальных внутримолекулярных и межмолекулярных взаимодействий. Так же следует отметить то, что метод молекулярного докинга не подходит для описания взаимодействий малых молекул с биомакромолекулами в случае реализации различных вариантов коллективных взаимодействий.
В случае образования в растворе супрамолекулярных комплексов малыми молекулами, и взаимодействия уже сформированных комплексов с биомакромолекулами, использовать метод молекулярного докинга не представляется возможным. В таком случае динамику образования супрамолекулярных комплексов с биомакромолекулами можно исследовать с помощью методов молекулярной динамики в режиме свободной диффузии.
Молекулярная динамика в режиме свободной диффузии предполагает получение длинных молекулярных траекторий исследуемой системы, состоящей из изучаемой биомакромолекулы и периодического водного бокса содержащего малые молекулы. В частности, данный подход позволяет предсказать наличие в растворе супрамолекулярных комплексов малых молекул, а так же позволяет провести экспериментальную верификацию полученных результатов.
Данный подход показал свою эффективность и был пробован на различных молекулярных системах, а так же применён к другим системам.
к.ф.-м.н., Медведев М. Г. (ИОХ РАН, Москва)
Аннотация
В докладе представлены результаты проведённых нашей группой в 2020 году исследований механизмов химических реакций с помощью методов квантовой химии с использованием вычислительных ресурсов ЦКП ССКЦ СО РАН. В частности, будут рассмотрены следующие результаты, опубликованные в журналах Q1:
1) Установлен механизм реакции β,γ’-трикетонов с пероксидами. Обнаружено, что термодинамическим продуктом является трициклический трипероксид, однако ведущее к нему переходное состояние дестабилизировано обратным α-эффектом, из-за чего реакция останавливается на трициклическом дипероксиде. Данный результат открывает доступ к направленному синтезу новых классов органических пероксидов, которые могут обладать биологической активностью.
2) Установлен механизм нестандартной клик реакции с отсутствующим кинетическим изотопным эффектом. Было установлено, что каталитической частицей в данной реакции выступает четырехъядерный медь-пиразолат-алкиновый комплекс, который настолько эффективно снижает энергию переноса протона с ацетилена (образования ацетиленида меди), что скорость-лимитирующей стадией становится замыкание первой связи C-N (с образованием медь-содержащего шестичленного цикла).
Также будут представлена часть полученных в 2020 году, но ещё не опубликованных результатов.
к.х.н., Шор Алексей Маркович (ИХХТ СО РАН, Красноярск)
Аннотация
В докладе рассматривается взаимодействие малых кластеров серебра Agn (n<10) с поверхностью оксидов кремния и церия. SiO2 явлется ковалентным оксидом, характеризующимся высокой химической энертностью и термической стабильностью. В качестве центров адсорбции рассматривались парамагнитные дефекты поверхности, а именно, немостиковый кислород (NBO) и координационно ненасыщенный атом кремния (Е'). Адсорбция на данных центрах ведет к образованию сильной ковалентной связи Ag-O или Ag-Si и окислению кластеров серебра до состояния Agn+. Как результат, кластеры серебра (Ag3, Ag4 и Ag7) воспроизводят структурные, электронные и химические характеристики свободных катионных кластеров. Схожесть характеристик адсорбированных и свободных катионных кластеров демонстрируется на примере их взаимодействия с молекулярным кислородом. Показано, что адсорбированные на поверхности SiO2 кластеры серебра обладают низкой способностью диссоциировать О2. В отличии от SiO2, оксид церия демонстрирует высокую химическую активность, определяемую прежде всего его окислительно-восстановительными свойствами. Была изучена адсорбция атома серебра и кластеров Ag3 и Ag4 на гранях {100} и {111} наноразмерного кластера СеО2, моделируемого частицей Се21О42. Показана предпочтительность адсорбции кластеров серебра на грани {100}, при этом энергия адсорбции растет в ряду Ag1 < Ag3 < Ag4. Адсорбция на СеО2 ведет к окислению частиц серебра до окислительного состояния 1+ (Ag1, Ag3) и 2+ (Ag4) и, частичному восстановлению оксидной подложки - образование Се3+ центров.
Изучение стабильности адсорбированных частиц оказывает предпочтительность существования на грани {100} отдельных атомов серебра, тогда как на грани {111} атомы Ag склонны к образованию кластеров.
Расчеты выполнялись в рамках метода функционала плотности в периодических граничных условиях (СеО2) и с помощью гибридного КМ/ММ метода covEPE. Детали последнего представлены в докладе.
чл.-корр. РАН, д.ф.-м.н. Глинских В. Н. (ИНГГ СО РАН)
Аннотация
В докладе представлены результаты обоснования новой геофизической технологии изучения геологической среды с использованием вычислительных ресурсов ЦКП ССКЦ СО РАН. Рассматривается метод импульсного электромагнитного зондирования для каротажа скважин и межскважинного просвечивания применительно к решению промысловых и инженерных геофизических задач. Проведено масштабное численное моделирование электромагнитных сигналов в реалистичных геологических моделях с пространственно-распределенной системой наклонно-горизонтальных скважин. Результаты моделирования позволили оценить возможности метода и выполнить оптимальное проектирование конфигураций зондирующих установок. Приведены примеры импульсного электромагнитного зондирования для прослеживания латеральных неоднородностей баженовской свиты и мониторинга криолитозоны.
Щербакова Н.Г. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Доклад посвящен прикладной проблеме библиометрии: анализу структуры научного сотрудничества на основе сетей соавторства. Сети соавторства конструируются для различных виртуальных коллективов, таких как исследователи, институты или страны. Важной темой исследования является определение силы связей соавторов в соответствии с их вкладами. Изучается сеть, узлы которой соответствуют авторам публикаций, связь между двумя авторами устанавливается в том случае, если у них есть хотя бы одна совместная публикация. Приведены результаты вычислительного эксперимента, основанного на данных, извлеченных из БД RePEc.
Суродина И.В. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет рассмотрено решение ряда практических геофизических задач, алгоритмы и программы которых были отлажены на ресурсах ЦКП ССКЦ: НКС-1П и НКС-30Т(GPU). Часть работ связана с созданием программного обеспечения для решения прямых задач – моделирование показаний конкретных приборов для каротажа (ЗЭТ, ВИКИЗ, БКЗ). Другая часть (также прямые задачи) связана с наземной геоэлектрикой (ВЭЗ, электротомография) и магниторазведкой.
Помелов С.В. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Представляется математическая модель, учитывающая топологию узлов ЭВМ и связи алгоритма, и соответствующая программа, позволяющие получить оценки масштабируемости и способы распараллеливания алгоритма до разработки и тестирования вычислительного приложения.
Обзор рефератов студентов НГУ по докладам семинаров ЦКП ССКЦ
Студенты НГУ
Аннотация
к.т.н. Мееров Иосиф Борисович (ННГУ), в 14-00 час.
Аннотация
Ссылка на запись семинара - https://yadi.sk/d/5nb65eAiABq_kA Численное моделирование взаимодействия мощных лазерных импульсов с различными мишенями методом частиц в ячейках – одна из востребованных областей вычислительной физики. Решение актуальных задач в этой области требует значительных вычислительных ресурсов, что мотивирует развитие методов и приемов, направленных на эффективное использование потенциала современных суперкомпьютеров. Для достижения приемлемой производительности соответствующих программных средств необходимо эффективно распараллелить код на разных уровнях вычислительной системы: на распределенной памяти, на общей памяти, с использованием инструкций SIMD. Несмотря на потенциал параллелизма, изначально заложенный в метод частиц в ячейках, в некоторых приложениях возникает потребность в применении специальных схем балансировки вычислительной нагрузки, вызванной существенно неоднородным и динамически изменяющимся распределением макрочастиц в вычислительной области. В докладе будет рассказано об опыте разработки параллельного программного комплекса PICADOR, предназначенного для суперкомпьютерного моделирования лазерной плазмы, основных проблемах производительности и распараллеливания, а также возможных методах их решения. Основное внимание будет уделено вопросам балансировки вычислительной нагрузки в системах с общей памятью.
Сапетина А.Ф. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Извержения магматических вулканов являются опасными природными катаклизмами. Предсказание таких явлений − сложная задача, которая сейчас в основном решается с помощью методов пассивной сейсмики. В докладе будет рассмотрены возможности активного вибросейсмического мониторинга вулканических структур на основе моделирования процесса распространения упругих волн в сложно построенной среде, характерной для магматических вулканов. На основе динамической теории упругости и конечно-разностного метода разработаны параллельные алгоритмы и комплекс программ адаптированный к основным современным архитектурам суперЭВМ. Рассмотрены различные вариации приближенной модели магматического стратовулкана, проведены сравнительные численные расчеты. Рассчитанное сейсмическое поле внутри вулканической постройки имеет сложную структуру, зависящую от геометрии исследуемых объектов и их реологических характеристик. На основании проведенных исследований делается вывод о возможности мониторинга вулканов этого типа с применением прецизионных вибросейсмических источников и сейсмических систем наблюдений. Предлагается вариант вибросейсмического мониторинга вулкана Эльбрус с использованием системы наблюдения в штольне Баксанской нейтринной лаборатории.
д.ф.-м.н. Роменский Е. И. (ИМ СО РАН)
Аннотация
Современные междисциплинарные исследования, ориентированные на приложения в науке и технике требуют создания новых математических и вычислительных моделей и методов их решения. Традиционные подходы решения многофизичных многомасштабных задач основаны на использовании классических моделей сплошной среды и их сопряжении, что создает определенные трудности в разработке методов их решения (например, формулировка граничных условий для границ раздела сред с различными свойствами и их численная реализация). В докладе предлагается альтернативный подход к моделированию многофизичных задач, основанный на формулировке унифицированной модели сплошной среды. Такая модель на основе единой системы определяющих гиперболических дифференциальных уравнений позволяет описывать поведение среды от упругого до упругопластического состояния, а также ее течение как течение вязкой теплопроводящей жидкости. Унифицированная модель является математически и термодинамически корректной и допускает прямое применение современных высокоточных численных методов, что позволяет сделать заключение о достоверности полученных на ее основе решений. При таком подходе многофизичность учитывается нелинейными замыкающими соотношениями в определяющих уравнениях, а граничные взаимодействия контролируются законами сохранения. Такой подход существенно упрощает вычислительную методику решения уравнений модели, поскольку допускает решение задач на прямоугольных (параллелепипедных) сетках с использованием алгоритмов “диффузных границ” для граничных взаимодействий. Представлено расширение унифицированной модели упругопластической среды, учитывающее повреждаемость материала, а также расчеты некоторых задач разрушения, в том числе связанных с сейсмическими процессами.
Горбунов Д. Е. (ИХКГ СО РАН)
Аннотация
Ссылка на запись семинара - https://yadi.sk/d/FISwmMDgnZXDkg Квантовая химия - это область вычислительной квантовой физики, концентрирующаяся на расчётах электронной структуры и свойств химических систем, преимущественно молекулярных. Размерность уравнения Шрёдингера, описывающего такие системы, растёт экспоненциально с ростом числа частиц (электронов), поэтому для практических применений в квантовой химии используется ряд нетривиальных упрощений и приближений, в результате которых получаются итоговые уравнения, которые являются нелинейными и нелокальными, что требует особого подхода при построении расчётных методов. Цель настоящего доклада - рассказать о математической и технической стороне квантовой химии, обсудить, уделяя основное внимание алгоритмической стороне проблемы, основные популярные квантовохимические методы. Характерные задачи квантовой химии сильно отличаются от задач вычислительной геофизики, гидродинамики и теории упругости, поэтому представляется полезным познакомить аудиторию семинара со спецификой данной области. В докладе будут рассмотрены общие идеи методов Хартри-Фока (HF), Кона-Шэма для теории функционала плотности (KS-DFT), методы конфигурационного взаимодействия (а именно Coupled Cluster), методы многоконфигурационного взаимодействия на примере CASSCF, а также технические сложности при их реализации и "узкие места". Также в докладе будут приведены примеры последних работ нашей группы (д.х.н. Нины Павловны Грицан и к.ф.-м.н. Виталия Георгиевича Киселева с сотрудниками), связанных с применением современных квантовохимических расчётных методов в различных физико-химических задачах: в частности, для расчета свойств новых магнитных и высокоэнергетических материалов.
к.т.н. Винс Д.В. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В работе представлена цифровая модель HPC системы для хранения и обработки данных с электрон-позитронного коллайдера Супер С-Тау Фабрика. Модель создана с помощью платформы мультиагентного моделирования AGNES. Включает в себя интеллектуальные агенты, которые имитируют поведения основных подсистем суперкомпьютера, таких как планировщик заданий, вычислительные кластера, система хранения данных и т.д.
к.ф.-м.н. Воробьев В. С. (ИЯФ СО РАН)
Аннотация
В докладе представлен проект коллайдера сверхвысокой светимости "Супер С-тау фабрика", обсуждаются задачи по сбору, анализу и моделированию данных и требования к компьютерной инфраструктуре проекта.
д.ф.-м.н. Лисица В. В. (ИНГГ СО РАН)
Аннотация
Вычислительная физика горных пород - новое направление петрофизических исследований. В качестве моделей среды здесь выступают микротомографические изображения породы, позволяющие получить описание породы на масштабе пор. Именно на этом масштабе проводится численное моделирование различных физических процессов (расчет флюидопотоков, нагружение матрицы породы, изменение порового давления, химическое взаимодействие флюида с породой, воздействие потенциальных полей и пр.) с последующей оценкой эффективных макроскопических свойств породы, таких как проницаемость, удельное сопротивление, упругие модули и другие. Понятно, что проведение такого моделирования невозможно без привлечения высокопроизводительных вычислительных систем и, в частности, ЦКП «Сибирский Суперкомпьютерный Центр», вычисления на котором проводятся в рамках гранта РНФ по мероприятию «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня» Президентской программы исследовательских проектов​.
к.ф.-м.н. Черных И.Г. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет представлена информация о Президентской программе «Проведение исследований на базе существующей научной инфраструктуры мирового уровня», финансируемой Российским Научным Фондом. Развернуто будет дано пояснение, как построено взаимодействие между организациями, которые были поддержаны грантами и ЦКП ССКЦ. Будут представлены результаты, полученные по проекту 19-71-20026 «Численное моделирование открытых плазменных ловушек для решения задач управляемого термоядерного синтеза с использованием перспективных высокопроизводительных вычислительных систем».
Методы оптимизации выполнения тензорных операций на многоядерных процессорах
Гареев Р. А. (ИММ УрО РАН)
Аннотация
Тензорные операции имеют широкое применение в численных методах, машинном обучении, спектральных методах и квантовой химии. Целью данной работы является разработка методов оптимизации выполнения тензорных операций, использующих модель гипотетического процессора, без ручной настройки и автонастройки, а также создание программной системы автоматического выполнения таких оптимизаций во время процесса компиляции на многоядерных процессорах. В рамках данной работы разработаны новые алгоритмы оптимизации времени выполнения тензорных операций, применимые в условиях ограниченного времени и недоступности архитектуры процессора; разработана новая программная система, выполняющая автоматическую оптимизацию и распараллеливание тензорных операций при компиляции программ; показана применимость программной системы для оптимизации тензорных сверток, включая архитектуры с отсутствующими библиотеками. Разработанная программная система сопоставима по производительности с оптимизированными библиотеками, превосходит ICC и достигает существенного ускорения по сравнению с другими компиляторами для различных типов данных.
Чеверда В. А., Колюхин Д.Р., Лисица В.В., Протасов М.И. (ИНГГ СО РАН), Решетова Г.В. (ИНГГ СО РАН, ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Разломы земной коры существенно влияют на структуру флюидопотоков в естественных резервуарах. Они могут выступать и как как барьеры, и как проводящая среда. Несмотря на то, что во многих случаях наличие разломов может быть определено из сейсмических данных, оценка их внутренней структуры представляет существенные трудности. В работе (Tveranger и др., 2004) предложен метод, позволяющий проводить явное детальное трехмерное статистическое моделирование структуры и свойств разломной зоны, основываясь на анализе данных, собранных на обнажениях. Мы используем в данной работе построенный на его основе статистический ансамбль реализаций строения разломной зоны. Систематическое изменение параметров геологической модели мы используем для понимания их проявлений в сейсмических изображениях путём сравнения их статистических характеристик. В работе проведено сравнение статистических характеристик исходной модели разломной зоны и её изображения в рассеянных волнах. Показано, что некоторые статистические характеристики сохраняются, в частности, характерный размер неоднородностей среды.
Код Luthien - 2D моделирование плазмы методом частиц в ячейках. Обзор и перспективы развития
Берендеев Е. А. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе представляется новый код для моделирования плазмы в 2D геометрии методом частиц в ячейках. Кинетическая модель плазмы наиболее универсальна и может быть использована при решении широкого круга задач. В то же время решение кинетических уравнений - это достаточно ресурсоёмкая задача, требующая значительных вычислительных ресурсов. Поэтому создание кодов для моделирования плазмы это выбор между эффективным решением конкретной задачи и универсальностью. Luthien - это комплекс параллельных программ с открытым исходным кодом для CPU, созданный на основе объектно-ориентированного подхода С++. На данный момент реализована поддержка 2D декартовой и цилиндрической геометрии, возможность задания собственных сортов частиц (что позволяет моделировать сложные многокомпонентные среды), поддержка инжекции лазеров и пучков с возможностью фокусировки. Также реализован ряд методов для моделирования коллективного взаимодействия частиц через столкновения или полевую ионизацию. В качестве основного параллельного алгоритма выбрана двухуровневая декомпозиция - на первом этапе это декомпозиция области, и при необходимости - на втором этапе распределение частиц по процессорам внутри одной подобласти. Использование объектно-ориентированного подхода, базовых классов моделирования, а также уже созданных библиотек алгоритмов позволяет коду Luthien быть достаточно универсальным, иметь возможность добавлять пользователю новые алгоритмы и параметры, в то же время, сохраняя параллельную структуры программы.
д.ф.-м.н. Куликов И.М., к.ф.-м. Черных И.Г. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет приведен обзор математических моделей, численных методов для моделирования процессов, происходящих при взрыве сверхновых. Будет дан краткий обзор докладов конференции First Stars IV, проходившей в марте 2020 года в г. Концепсьон, республика Чили.
д.т.н. Глинский Б.М. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Обсуждаются вопросы применения суперкомпьютерных технологий к решению вычислительно сложных задач математической физики. Разработанная технология создания алгоритмического и программного обеспечения для суперкомпьютеров, содержит три связанных этапа: со-дизайн, под которым мы понимаем адаптацию постановки задачи, математического метода, вычислительного алгоритма под параллельную архитектуру суперкомпьютера на всех этапах решения задачи; создание упреждающего алгоритмического и программного обеспечения для наиболее перспективных суперкомпьютеров на основе имитационного моделирования; оценка энергоэффективности алгоритмов при различных реализациях на заданной архитектуре суперЭВМ. Предлагается дальнейшее развитие суперкомпьютерных технологий с применением интеллектуальной поддержки решения вычислительно сложных задач с использованием онтологии вычислительных методов и алгоритмов решения задачи, онтологии вычислительных гетерогенных архитектур и правил принятия решения.
к.ф.-м.н. Прууэл Э. Р. (ИГиЛ СО РАН)
Аннотация
Реализована модель уравнения состояния позволяющая проводить расчеты равновесных термодинамических параметров плотных газов и флюидов с учетом межмолекулярных взаимодействий. Протестированный диапазон параметров составляет по температуре -- от 100 до 10 000 K и до давлений 100 ГПа. Базовыми параметрами для задания условий являются плотность, температура и химический элементный состав исследуемой смеси. Для этих условий вычисляется равновесный химический состав, внутренняя энергия, теплоемкости, показатель адиабаты и скорость звука. В расчетах учтена возможность образования следующих химических компонент: Ar, Ne, He, Kr, N2, N, O2, O, H2, H, H2O, OH, NH3, CO, CO2, CH4, NH3, NO и конденсированной фазы углерода. Для построения уравнения состояния используются методы молекулярной динамки и статистической физики. При этом, вещество рассматривается как набор точечных объектов (молекул) взаимодействующих с центральным парным потенциалом в форме exp6. Дополнительно молекулы обладают внутренними степенями свободы, энергия которых зависит только от температуры. Для определения давления и полной энергии системы численно решается задача движения небольшого ансамбля частиц (NVT ансамбль из 50-100 молекул), при этом внутренняя энергия системы вычисляется как суммы кинетических энергий молекул и потенциальной энергии взаимодействия, давление вычисляется по Теореме о вириале. Подбор параметров парных потенциалов взаимодействия осуществлялся из условий наилучшего соответствия экспериментальным данным: таблицам термодинамическим величин Американского института стандартов, ударным адиабатам сжиженных газов и параметрам детонационным конденсированных взрывчатых материалов. Разработанный на базе модели программный комплекс (http://ancient.hydro.nsc.ru/chem) позволяет определять равновесные термодинамические параметры смесей газов при заданной плотности и температуре, рассчитывать ударные адиабаты сжиженных газов и определять парамтры детонации конденсированных взрывчатых веществ. Для построения ударной адиабаты, численно решается нелинейное уравнение Гюгонио в переменных плотность и температура, при этом, все необходимые параметры (давление и удельная внутренняя энергия) вычисляются описанным выше методом. Параметры детонации определяются из условий Чепмена-Жуге - на ударной адиабате с энерговыделением находится точка с условиями D=u+c, где D - скорость фронта, u - массовая скорость, c - равновесная скорость звука.
Перепёлкин В. А. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Аннотация: Система LuNA позволяет автоматически конструировать и исполнять на мультикомпьютерах параллельные программы численного моделирования на основе высокоуровневого описания прикладного алгоритма. Прикладной алгоритм описывается в виде множества фрагментов данных и вычислений, что позволяет системе автоматически планировать и реализовывать вычисления распределённо, динамически балансировть нагрузку на вычислительные узлы, осуществлять необходимые коммуникации между узлами и выполнять ряд других низкоуровневых задач параллельного программирования, освобождая от этой работы пользователя. В докладе представляются язык описания прикладных алгоритмов, ключевые системные алгоритмы, осуществляющие его трансляцию и распределённое исполнение, а также представлены экспериментальные исследования системы на ряде задач.
к.ф.-м.н., Боронина М. А., д.ф.-м.н. Вшивков В.А., к.ф.-м.н. Генрих Е.А., Дудникова Г.И. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Использование новой идеи диамагнитного удержания плазмы в открытой ловушке представляет большой интерес, т.к. дает принципиальную возможность создания компактного термоядерного реактора. В докладе будет представлен параллельный алгоритм решения задач математического моделирования динамики плазмы с целью исследования возможности формирования конфигурации магнитного поля, необходимого для удержания плазмы в диамагнитном режиме открытой ловушки. Речь пойдет о параллельных реализациях численных алгоритмов на основе гибридной модели и метода частиц-в-ячейках с применением смешанной декомпозиции.
д.ф.-м.н., проф. Ильин В. П. (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Рассматриваются концепция, архитектура и структура данных интегрированного вычислительного окружения (ИВО) для построения многомерных адаптивных квазиструктурированных сеток, ориентированных на высокопроизводительное решение реальных задач со сложной геометрией многосвязных кусочно-гладких границ расчетных областей и с контрастными материальными свойствами сред. Описываются многообразие объектов и операций над ними, включая параллельные алгоритмы декомпозиции областей и многосеточные подходы, реализуемые в распределенном варианте средствами гибридного программирования на иерархической памяти. Излагаются технологические требования к разработке, предусматривающие гибкое расширение состава применяемых моделей и алгоритмов, адаптацию к эволюции компьютерных платформ, эффективное переиспользование внешних программных продуктов и согласованное участие различных групп разработчиков.
Хачкова Т. С. (ИНГГ СО РАН)
Аннотация
Результатом диссертационной работы являются алгоритмы численной оценки морфологических (пористости, длины корреляции, геометрических, топологических параметров), транспортных (проницаемости, извилистости) и упругих параметров (эффективных тензоров жёсткости и податливости) горной породы на микромасштабе по томографическим и SEM-изображениям образца, которые необходимы для перехода к мезо- и макромасштабу и получения информации о “коллективных” проявлениях скоплений флюидонасыщенных микронеоднородностей в сейсмических полях.