«[Семинар] Вычислительные технологии в естественных науках перспективные компьютерные системы: устройства, методы и концепции» Механика, управление и информатика, № 5, с. 1-2 (2011)

Настоящий сборник основан на докладах, представленных на расширенном семинаре «Перспективные компьютерные системы: устройства, методы и концепции», который проходил 2–4 марта 2011 г. в Тарусе на базе гостиницы «Интеркосмос» Учреждения Российской академии наук Института космических исследований РАН. Это очередной семинар из серии расширенных семинаров, посвященных вычислительным технологиям в естественных науках. На первом семинаре рассматривались вопросы компьютерного моделирования актуальных задач физики и механики, его труды изданы в 2009 г. в выпуске 1 (Труды семинара по вычислительным технологиям в естественных науках. Вып. 1. Вычислительная физика / Под ред. Р.Р. Назирова. М.: КДУ, 2009. 288 с.); второй был посвящен обсуждению физических и медицинских аспектов исследования сложных нелинейных физических процессов в организме человека (Методы нелинейного анализа в кардиологии и онкологии: Физические подходы и клиническая практика. Вып. 2 / Под ред. Р.Р. Назирова. М.: КДУ, 2010. 206 с.); на третьем обсуждались проблемы компьютерного моделирования задач биологии и химии (Труды семинара по вычислительным технологиям в естественных науках. Вып. 3. Вычислительная химия и биология / Под ред. Р.Р. Назирова, Л.Н. Щура. М.: КДУ, 2010. 118 c.); на четвертом – проблемы технического зрения (Техническое зрение в системах управления мобильными объектами-2010: Труды научно-технической конференции-семинара. Вып. 4. / Под ред. Р.Р. Назирова. М.: КДУ, 2011. 328 с.). На пятом семинаре обсуждались вопросы моделирования событий глобальных масштабов (Вычислительные технологии в естественных науках. Системы глобального масштаба: Труды семинара / Под ред. Р.Р. Назирова, Л.Н Щура. М.: ИКИ РАН, 2011. 148 c.). Важная особенность проводимых расширенных семинаров состоит в привлечении молодежи к активному участию в качестве докладчиков. Как правило, более половины докладов делаются молодыми исследователями. Ключевые слова: вычислительные технологии, квантовые вычисления, ГРИД, базы данных, космические системы, свободно распространяемое программное обеспечение, мультиагентные технологии, облачные вычисления, программная инженерия, распределенные вычисления.

«От организаторов [семинара "Вычислительные технологии в естественных науках перспективные компьютерные системы: устройства, методы и концепции"]» Механика, управление и информатика, № 5, с. 3-8 (2011)

Настоящий сборник основан на докладах, представленных на расширенном семинаре «Перспективные компьютерные системы: устройства, методы и концепции», который проходил 2–4 марта 2011 г. в Тарусе на базе гостиницы «Интеркосмос» Учреждения Российской академии наук Института космических исследований РАН. Это очередной семинар из серии расширенных семинаров, посвященных вычислительным технологиям в естественных науках. На первом семинаре рассматривались вопросы компьютерного моделирования актуальных задач физики и механики, его труды изданы в 2009 г. в выпуске 1 (Труды семинара по вычислительным технологиям в естественных науках. Вып. 1. Вычислительная физика / Под ред. Р.Р. Назирова. М.: КДУ, 2009. 288 с.); второй был посвящен обсуждению физических и медицинских аспектов исследования сложных нелинейных физических процессов в организме человека (Методы нелинейного анализа в кардиологии и онкологии: Физические подходы и клиническая практика. Вып. 2 / Под ред. Р.Р. Назирова. М.: КДУ, 2010. 206 с.); на третьем обсуждались проблемы компьютерного моделирования задач биологии и химии (Труды семинара по вычислительным технологиям в естественных науках. Вып. 3. Вычислительная химия и биология / Под ред. Р.Р. Назирова, Л.Н. Щура. М.: КДУ, 2010. 118 c.); на четвертом – проблемы технического зрения (Техническое зрение в системах управления мобильными объектами-2010: Труды научно-технической конференции-семинара. Вып. 4. / Под ред. Р.Р. Назирова. М.: КДУ, 2011. 328 с.). На пятом семинаре обсуждались вопросы моделирования событий глобальных масштабов (Вычислительные технологии в естественных науках. Системы глобального масштаба: Труды семинара / Под ред. Р.Р. Назирова, Л.Н.Щура. М.: ИКИ РАН, 2011. 148 c.).

Швецов А.В., Сатанин А.М., Гельман А.И. «Управление населенностями кубитов путем воздействия электромагнитных импульсов» Механика, управление и информатика, № 5, с. 9-23 (2011)

Изучается возможность создания периодической модуляции населенности в волноводной линии, содержащей последовательность идентичных джозефсоновских переходов, каждый из которых при низких уровнях возбуждения представляет собой двухуровневую систему – кубит. Показано, что дисперсионные характеристики среды зависят от состояний кубитов, которые можно инициализировать путем воздействия электромагнитных импульсов, распространяющихся в волноводной линии. Аналитически и численно продемонстрировано, что встречные импульсы позволяют осуществить накачку системы и создать периодическую модуляцию населенностей кубитов с периодом, равным половине длины волны импульсов. Получаемые квантовые структуры проявляют свойства фотонных кристаллов. Детально рассмотрены условия эффективного возбуждения кубитов в такой системе.

Денисенко М.В., Сатанин А.М. «Переходы Ландау–Зинера между состояниями взаимодействующих кубитов» Механика, управление и информатика, № 5, с. 25-35 (2011)

Изучается Ландау–Зинеровское туннелирование в системе связанных кубитов, помещенных в сильное переменное поле. Показано, что если туннельное расщепление уровней кубитов мало, то резонансные условия для многофотонных переходов оказываются зависящими от константы связи. Результаты, полученные в рамках теории возмущений, подтверждаются численными расчетами с использованием квазиэнергетического представления. Изучено влияние константы связи на условия возникновения целых и дробных резонансов. Выполнены расчеты населенностей уровней кубитов и исследованы эффекты формирования интерференционной картины населенностей, обусловленной переходами Ландау–Зинера. Обсуждается возможность экспериментального наблюдения обнаруженных эффектов.

Аблаев Ф.М. «Квантовые ветвящиеся программы – новая парадигма модели квантовых алгоритмов» Механика, управление и информатика, № 5, с. 36-51 (2011)

Классическая ветвящаяся программа – один из вариантов схемных моделей вычислений (circuit models of computation). Определена и изучается математическая модель квантовой ветвящейся программы. В работе рассматриваются классические (детерминированные, вероятностные) и квантовые ветвящиеся программы, определяются их алгебраические и схемные представления. Приводятся сравнительные сложностные характеристики классических и квантовых ветвящихся программ. Ключевые слова: сложность вычислений, оценки сложности вычислений, классы сложности, вероятностные алгоритмы, квантовые алгоритмы, детерминированные ветвящиеся программы, вероятностные ветвящиеся программы, квантовые ветвящиеся программы.

Крюков А.П., Демичев А.П., Ильин В.А., Шамардин Л.В. «Основные подходы к построению ГРИД -инфраструктуры национальной нанотехнологической сети» Механика, управление и информатика, № 5, с. 51-68 (2011)

Основная цель ГРИД -инфраструктуры Национальной нанотехнологической сети (ГРИД-ННС) – это предоставление ученым, инженерам, аспирантам и студентам унифицированного безопасного удаленного доступа к суперкомпьютерным ресурсам. Впервые в мире в ГРИД-ННС используется архитектурный стиль REST для реализации ГРИД -сервисов. В инфраструктуре ГРИД-ННС разнесены потоки данных и управляющие потоки. Управление данными в ГРИД-ННС осуществляется по принципу передачи данных непосредственно с сервера хранения данных на сайт, где будет выполняться задача, а результатов – на сервер хранения данных. Проведено сравнение разработанного сервиса распределения нагрузки Pilot и аналогичного сервиса программного обеспечения (ПО) gLite. Показана его эффективность, устойчивость и надежность.

Васенин В.А., Шундеев А.С. «Архитектурно-технологические аспекты эволюции ГРИД» Механика, управление и информатика, № 5, с. 69-91 (2011)

Архитектура и концептуальные положения ГРИД были разработаны в период 2001–2006 гг. Этот период связан с бурным развитием технологии больших веб-сервисов, положенной в основу архитектуры ГРИД. После 2006 г. возник ряд альтернативных подходов как к построению распределенных программных систем (RESTful-веб-сервисы), так и к решению задач, которые традиционно относятся к области ГРИД (облачные вычисления). В этой связи актуальными являются исследования, направленные на анализ истории и перспектив развития технологии ГРИД. Результаты такой работы представлены в настоящей статье. Ключевые слова: ГРИД-технология, облачные вычисления, промежуточное программное обеспечение.

Романов А.А., Романов А.А., Урличич Ю.М., Буравин А.Е. «Концептуальные подходы к созданию перспективных космических систем» Механика, управление и информатика, № 5, с. 92-104 (2011)

Дается обобщенная характеристика свободного программного обеспечения (СПО) и обсуждаются вопросы его применения в различных областях деятельности в России. Ключевые слова: программная индустрия, свободное программное обеспечение.

Иванников В.П. «Что такое СПО» Механика, управление и информатика, № 5, с. 105-109 (2011)

Скобелев П.О., Иващенко А.В., Андреев М.В., Бабанин И.О. «Мультиагентные технологии для управления распределением производственных ресурсов в реальном времени» Механика, управление и информатика, № 5, с. 110-122 (2011)

Дается описание современных разработок в области автоматизации управления распределением производственных ресурсов в режиме реального времени на основе мультиагентных технологий, выполненных в научно-производственной компании «Разумные решения» в рамках ряда работ по созданию и внедрению мультиагентных систем на машиностроительных предприятиях. Рассматриваются новые принципы построения интеллектуальных систем поддержки принятия согласованных решений, основанные на аналогии с природными механизмами самоорганизации, и описываются основные преимущества, получаемые при практическом применении таких решений. Ключевые слова: мультиагентные технологии, онтологии, сложные системы, производственное планирование, машиностроение

Зайцев Ф.С., Шишкин А.Г., Сычугов Д.Ю., Лукаш В.Э., Митришкин Ю.В., Хайрутдинов Р.Р., Степанов С.В., Сучков Е.П. «Структура и функциональные возможности комплекса имитационного моделирования "виртуальный токамак"» Механика, управление и информатика, № 5, с. 123-134 (2011)

Описаны концепция комплекса программ «Виртуальный токамак», его функциональные возможности, основные компоненты и способ использования. Обсуждены место и роль проекта в развитии промышленного применения управляемого термоядерного синтеза в России и за рубежом для производства энергии. Рассмотрены проблемы применения современных компьютерных систем решения задач комплексного моделирования плазмы. Сформулированы требования к вычислительным системам и подготовке кадров. Россия, имеющая признанные теоретическую и вычислительную школы, может стать мировым лидером в имитационном моделировании токамака путем относительно небольших инвестиций с целью создания инновационных технологий для последующего внедрения в промышленность. Ключевые слова: математическое моделирование, токамак, комплекс программ, управляемый термоядерный синтез.

Коноплев В.В. «Текущие и перспективные технологии виртуализации как платформа для организации облачных вычислений: сравнение и анализ» Механика, управление и информатика, № 5, с. 135-146 (2011)

Приводится классификация и обзорный сравнительный анализ существующих технологий виртуализации; аргументируются преимущества виртуализации как средства консолидации вычислительных ресурсов; рассматриваются причины потерь производительности в случае применения технологий виртуализации.

Граничин О.Н. «Характеристики перспективных принципиально новых компьютерных устройств и систем» Механика, управление и информатика, № 5, с. 147-161 (2011)

Обсуждаются возможные характеристики перспективных принципиально новых компьютерных устройств и систем. Новый компьютер представлен как устройство, состоящее из набора асинхронных динамических моделей (функциональных элементов). Основные черты: стохастичность, гибридность, асинхронность, отсутствие жесткой централизации, динамическая кластеризация на классы связанных моделей. Особое внимание уделено «гипотетической» модели искусственного интеллекта и реализации «за такт» оценки вектора-градиента многопараметрической функции на вычислительном устройстве типа квантового компьютера. Ключевые слова: гибридные вычисления, стохастичность, оптимизация функционалов, искусственный интеллект

Пойда А.А., Жижин М.Н., Медведев Д.П., Москвитин А.Е., Андреев А.В. «Распределенное детектирование событий в многомерных потоках данных в беспроводных сенсорных сетях» Механика, управление и информатика, № 5, с. 162-182 (2011)

Разработан и реализован на действующем макете комплекс программного обеспечения для сбора данных и детектирования погодных, сейсмических и геоакустических событий на узлах пространственно-распределенной беспроводной сети

Воеводин В.В., Соболев С.И. «Технология распределенных вычислений X-Com: возможности, задачи, направления развития» Механика, управление и информатика, № 5, с. 183-191 (2011)

Распределенные вычисления (метакомпьютинг) – перспективная технология, применяющаяся для объединения множества компьютерных систем с целью решения задач, требующих значительного объема вычислений. В НИВЦ МГУ разрабатывается система метакомпьютинга X-Com – программная платформа для организации и проведения распределенных расчетов. В статье описываются основные возможности системы X-Com, решенные с ее помощью реальные задачи и планы развития системы.