Лаборатория 5.1. Параллельных и распределенных вычислительных систем
Технологии создания прикладных программных средств – это главное научное направление исследований лаборатории, определенное в 1980 г. первым директором института В.М. Матросовым. В последние пять лет динамично развивались следующие основные направления исследований:
- методы, технологии и инструментальные средства организации и применения проблемно-ориентированных распределенных вычислительных сред;
- интеллектуализация и автоматизация процессов конструирования, отладки, модификации, комплексирования и поддержки функционирования пакетов прикладных микросервисов;
- технология качественного исследования динамических свойств различных классов двоичных моделей высокого порядка на конечном интервале времени;
- планирование вычислений и синтез программ для параллельных и распределенных вычислительных систем.
Важнейшие научные результаты:
Разработан ориентированный на применение параллельных и распределенных вычислений логический метод (метод булевых ограничений) и интеллектуальная технология создания и применения пакетов прикладных микросервисов (AMP) для решения задач качественного анализа широкого спектра динамических свойств и синтеза востребованных на практике классов логических сетей (автономных, управляемых, сингулярных, неявных, асинхронных, классификационных, дифференциальных) высокого порядка на конечном интервале времени. Разработаны средства автоматизации построения булевых моделей динамических свойств в форматах DIMACS и QDIMACS для каждого класса перечисленных выше логических сетей и специализированные параллельные SAT, AllSAT, QSAT и AllQSAT решатели для проверки выполнимости этих моделей.
Разработана программно-инструментальная платформа HPCSOMAS-MSC, предоставляющая средства для автоматизации создания агентов и микросервисов и организации мультиагентного управления вычислениями в AMP. С использованием платформы HPCSOMAS-MSC на основе модели предметной области разработан AMP для качественного анализа и структурно-параметрического синтеза логических сетей с помощью метода булевых ограничений в гибридной микросервисной вычислительной инфраструктуре.
Разработаны средства создания масштабируемых приложений и их выполнения в гетерогенной распределенной вычислительной среде. В отличие от известных инструментариев, они базируются на интегрированном применении методов программной инженерии, непрерывной интеграции программного обеспечения, конфигурирования ресурсов, классификации заданий и мультиагентного управления. Ускорение вычислений, обеспечение их надежности и масштабируемости, а также повышение эффективности использования ресурсов достигаются путем смягчения неопределенностей при распределении вычислительной нагрузки. Разработанные средства успешно применены при решении сложных научных и прикладных задач управления техническими и производственными системами, оптимизации складской логистики, анализа надежности вычислительных и телекоммуникационных систем.
Предложена новая технология создания цифровых двойников для описания процессов работы инфраструктурных объектов Байкальской природной территории, использующих природосберегающее оборудование. Она ориентирована на исследование, прогнозирование и оптимизацию технологических, экономических и экологических показателей работы объектов на основе анализа потоков предметных данных в среде моделирования. Суть и новизна технологии по сравнению с известными заключаются в интеграции методов факторного анализа, многокритериальной оптимизации, искусственного интеллекта, инженерии знаний, концептуального и сервис-ориентированного программирования, обработки больших данных, распределенных вычислений и мультиагентных систем.
