Главная / Решения / Распределенные проблемно-ориентированные среды


Распределенные проблемно-ориентированные среды

Платформа CLAVIRE является основой для разработки проблемно-ориентированных сред (PSE, Problem Solving Environment) в различных предметных областях. PSE является оболочкой, обеспечивающей организацию модульной архитектуры программного комплекса, в которой различные предметно-ориентированные модули (аналоги традиционных решателей) функционируют в рамках общей управляющей среды. В PSE пользователь имеет возможность вызывать отдельные вычислительные предметно-ориентированные модули, строить на их основе вычислительные цепочки и отправлять их на выполнение на высокопроизводительные вычислительные системы. Предметно-ориентированные модули в данном случае обычно бывают разработаны различными специалистами, реализуют разные принципы распараллеливания, написаны на различных языках программирования и функционируют на удаленных системах принципиально различной архитектуры. По сравнению с традиционными комплексами компьютерного моделирования, построенными по схеме «препроцессор-солвер-постпроцессор», это обеспечивает существенную гибкость, что позволяет пользователю самостоятельно строить и выполнять различные сценарии, исходя из собственных представлений о логике организации исследований средствами компьютерного моделирования.

Платформа CLAVIRE поддерживает инновационную технологию создания проблемно-ориентированных сред – iPSE (Intelligent Problem Solving Environment). Она позволяет описывать предметные задачи пользователей в виде последовательного набора потоков работ (workflow, WF). Верхним уровнем описания (который формулирует пользователь) является meta-WF (далее MWF). В нем отдельные блоки содержат лишь описания расчетных задач, нужных пользователю, в виде неявных указаний. Таким образом, составленный MWF представляет собой формальное описание пользовательской задачи в терминах предметной области, без указаний на условия ее реализации. В ходе интерпретации MWF средствами CLAVIRE полностью определяется содержание блоков WF, источники данных, ресурсы и порядок выполнения задач в распределенной среде. В качестве ресурсов могут использоваться рабочие станции, суперкомпьютеры, виртуальные машины облачных провайдеров, а также ресурсы в составе Грид-систем.

На основе платформы CLAVIRE разработана проблемно-ориентированная среда для суперкомпьютерного моделирования новых материалов с заданными оптоэлектронными свойствами на основе очень больших молекулярных структур графена и графана с применением методов квантовой химии, позволяющая эффективно использовать вычислительные системы производительностью до 100 ТФлопс. Она обеспечивает моделирование электронной структуры, спектральных, транспортных и электромеханических свойств и расчет ряда физических характеристик исследуемых наноуглеродных систем.