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: 2017, 2016, 2015.
Презентации последних семинаров:
Загорулько Галина Борисовна (ИСИ СО РАН)
Аннотация
В докладе представляется модель комплексной поддержки разработки интеллектуальных СППР в слабоформализованных областях, включающая концепцию комплексной поддержки, модель и методику построения расширяемого распределенного репозитория методов поддержки принятия решений (ППР), архитектуру и методику построения типовой интеллектуальной СППР. Подробно рассматриваются средства комплексной поддержки: онтология ППР, информационно-аналитический ресурс по ППР, репозитарий методов ППР. Приводятся примеры использования предлагаемых средств для разработки двух СППР – из области энергетики и области диагностики заболеваний.
д.х.н. Потапов Андрей Сергеевич (ИНХ СО РАН)
Аннотация
В докладе будут рассмотрены результаты использования квантово-химических методов для установления строения азотсодержащих гетероциклических соединений, для которых одних только экспериментальных спектральных данных (в частности, спектроскопии ЯМР) было недостаточно. Построение корреляционных зависимостей экспериментальных и расчетных химических сдвигов ядер 1H и 13C для возможных изомеров соединений позволяет надежно сделать вывод о строении исследуемого соединения. Во второй части доклада будут рассмотрены результаты моделирования спектров поглощения и испускания высокофлуоресцентных производных 2,1,3-бензоксадиазола с гетероциклическими заместителями, которое позволяет объяснить влияние природы гетероциклического заместителя на интенсивность флуоресценции.
д.ф.-м.н. Чеверда В.А. с авторским коллективом (ИНГГ СО РАН, ИВМиМГ СО РАН, НТЦ ПАО Газпромнефть)
Аннотация
Объектом исследования является трёхмерная цифровая сейсмогеологическая модель реального геологического объекта и соответствующие ей данные натурных наблюдений, как по методу вертикального сейсмического профилирования, так и поверхностных площадных систем возбуждения и регистрации. Цель работы заключается в следующем: 1. Построение структурной цифровой модели на сетке 5м х 5м х 5м и её верификация путём сравнения полевых наблюдений и отдельных синтетических наборов данных; 2. Адаптация заданной структурной модели для проведения конечно-разностного моделирования с использованием ячеек 3. Построении синтетического набора данных для структурной модели для площадной системы возбуждения и регистрации с заданным перекрытием; 4. Построение модели трещиноватой среды на основе использования DFN и применения концепции идеальных сейсмических изображений. 5. Проведение расчётов полных волновых полей для трещиноватой среды и анализ вклада, вносимого наличием трещиноватости.
М.И. Маматкулов (ИК СО РАН), И.В. Юданов (ИХХТ СО РАН), К.М. Нейман (Universitat de Barcelona, Spain)
Аннотация
Биметаллические наночастицы являются объектом активных научных исследований, поскольку по своим каталитическим свойствам они нередко превосходят монометаллические наносистемы. Однако структура и механизм функционирования биметаллов являются более сложными объектами исследования. В частности, структура биметаллических катализаторов может динамически меняться в реакционной среде. В недавнем экспериментальном исследовании реакции окисления СО на модельных катализаторах PdAu была обнаружена обратимая сегрегация Pd на поверхности наночастиц под воздействием адсорбата. Целью настоящего теоретического исследования было изучить термодинамику этого процесса. Ключевой задачей является определение наиболее стабильного распределения компонентов в наночастице. Поскольку общее число возможных комбинаций крайне велико, для отбора наиболее стабильных структур был использован недавно разработанный подход, в котором методом Монте-Карло (МК) проводится минимизация топологического энергетического выражения, предварительно параметризованного в расчетах методом функционала плотности (ФП) набора тестовых нанокластеров с заданным соотношением Pd/Au. На примере модельных частиц Au145Pd56 расчётами показано, что в вакууме ядро частиц является биметаллическим а поверхность покрыта золотом. Однако адсорбция СО меняет термодинамику частиц и стабилизирует Pd на поверхности в соответствии с экспериментом. Комбинированный подход МК-ФП позволяет обобщить результаты, полученные для частиц размером ~200 атомов на более крупные наночастицы (>1000 атомов), близкие по размеру к исследуемым в эксперимент
к.ф.-м.н. Пененко Алексей Владимирович (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Система Inverse Modeling & Data Assimilation Framework (IMDAF) решает иерархию усложняющихся задач математического моделирования: прямые задачи, задачи оценки чувствительности, обратные задачи, задачи усвоения данных. За счет использования схем расщепления и ансамблевого подхода алгоритмы, составляющие IMDAF, эффективно отображаются на параллельные вычислительные архитектуры. Для обеспечения возможности эффективного развития, IMDAF разрабатывается в объектно-ориентированной парадигме. Конкретные примеры работы системы приводятся для моделей адвекции-диффузии-реакции, которые используются в широком спектре практических приложений, в том числе в задачах химии атмосферы и биологии развития.
д.ф.-м.н. Куликов И.М., к.ф.-м.н Черных И.Г.
Аннотация
В докладе будет сделан обзор второго рабочего совещания по вычислительной МГД и физике плазмы. Мероприятие проводилось совместно ИВМиМГ СО РАН и ИПМ им. М.В. Келдыша РАН в Москве 10-11 октября в рамках Марчуковских научных чтений - 2019. В докладе будут представлены сновные научные направления совещания, наиболее интересные доклады и новые вызовы для суперкомпьютерного моделирования.
Александров Иван Анатольевич (ИФП СО РАН)
Аннотация
Определение энергетической структуры и оптических свойств точечных дефектов в кристаллах является фундаментальной задачей, решение которой необходимо для улучшения качества материалов, используемых для создания оптических и электронных приборов. В работе проведены расчеты энергетической структуры и оптических свойств точечных дефектов в нитридах металлов третьей группы методами теории функционала плотности. С использованием модели конфигурационных координат рассчитаны формы полос люминесценции и их емпературная зависимость для дефектов в AlN и AlGaN. Исследованы процессы диффузии в гетероструктурах GaN/AlN, проведен расчет энергий миграционных барьеров диффузии атомов галлия и алюминия в AlN и GaN для вакансионного механизма диффузии.
Елизавета Ильинична Дауэнгауэр (НГУ, ИТ СО РАН)
Аннотация
Проблемы связанные с задачами управления гидродинамической устойчивостью и характеристиками потоков жидкости и газа встречаются во многих отраслях техники и промышленности: аэродинамике, гидроэнергетике, машиностроении. В частности, известна эффективность управления отрывом потока в пограничном слое крылового профиля. В настоящее время теория управления потоками активно развивается благодаря современным техническим возможностям. Так свою эффективность показали методы вихреразрешающего численного моделирования, необходимые для анализа реакции системы на внешнее возмущение. Используя линейный анализ устойчивости потока к внешним возмущениям и метод сопряженных полей, возможно идентифицировать область наибольшей восприимчивости невозмущенного течения. В работе исследуется задача обтекания гидропрофиля, который является уменьшенной копией направляющей лопатки в гидротурбине Фрэнсиса, с целью определения эффективных методов управления характеристиками потока в гидродинамическом оборудовании. В качестве управляющего элемента рассматривается струйный осциллятор, благодаря которому возможно контролировать частоту возмущений в области наибольшей восприимчивости. Рассмотрен диапазон чисел Рейнольдса (Re) 3000-30000 для струйного осциллятора и Re = 1.2×106, 1×106 для задачи обтекания гидропрофиля при углах атаки α = 0о, α = 9о соответственно. Для аккуратной пространственной дискретизации уравнений Навье-Стокса использовался метод спектральных элементов. При помощи метода крупных вихрей получены численные решения при нулевом угле атаки для задачи обтекания гидропрофиля, а так же для всех случаев чисел Рейнольса задачи струйного осциллятора. Для верификации результатов расчета для Re = 1.2×106 использовались экспериментальные данные, полученные в Институте теплофизики СО РАН.
к.х.н. Гайнутдинов Игорь Имильевич (ИХТТМ СО РАН)
Аннотация
Работы по компьютерному моделированию твердых тел начались в ИХТТМ СО РАН в 1994 году на волне интереса к механохимическим процессам. Происходящие в веществе процессы в условиях интенсивного механического воздействия сложно исследовать прямыми экспериментальными методами, в силу малости размеров характерных для них пространственных размеров (порядка сотни нанометров) и временного масштаба. До начала 2000х нами проводилось моделирование с помощью методов молекулярной динамики. В то же время, на волне интереса к высокотемпературным сверхпроводникам, возникла проблематика подвижности кислорода в кислороддефицитных оксидах с перовскитоподобной структурой, которые в настоящее время являются перспективными материалами для устройств высокотемпературной электрохимии - топливных элементов. кислород-селективных мембран, риформеров метана и т.п. В середине 2010х нами начаты работы по исследованию данных соединений с привлечением методов квантовой химии и молекулярной динамики. Данное выступление посвящено краткому обзору полученных результатов и обсуждению проблематики использования для данных задач суперкомпьютеров ССКЦ СО РАН
Ковальский Виктор Юрьевич (ИК СО РАН)
Аннотация
Группа [FeO]2+ является ключевым интермедиатом в окислительном катализе негемовыми ферментами. Так, например, частицы, содержащие группу [FeO]2+, такие как метанмонооксигеназа, способны селективно окислять метан до метанола в мягких условиях. Селективное окисление метана является одной из важнейших проблем современной нефтеперерабатывающей промышленности. В рамках метода DFT было произведено исследование первой стадии активации метана - реакции отрыва атома водорода от метана - на модельных частицах, содержащих группу [FeO]2+. Было показано, образование оксильного состояния [FeIII-O•] в ходе реакции существенно снижает барьер отрыва атома водорода от метана.
Папуловский Евгений Сергеевич (ИК СО РАН)
Аннотация
В работе определяется структура оксалата аммония-ниобия при помощи экспериментальных и теоретических методов ЯМР и рентгеноструктурного анализа. В работе использовался квантовохимический метод GIPAW, реализованный в программном пакете CASTEP. В результате была определена ранее неизвестная структура (Фаза III) оксалата аммония-ниобия.
Чеверда В.А., Костин В.И., Белоносов М.А., Соловьёв С.А. (ИНГГ СО РАН)
Аннотация
Разработан итерационный решатель в неоднородной трёхмерной акустической среде, ориентированный на применение при обращении полных волновых полей для восстановления макроскоростной модели. Его ключевой особенностью является использование оригинального предобуславливателя, обеспечивающего сходимость крыловских итераций для широкого класса сред. Вычисление действия матрицы на вектор для предобусловленной системы реализовано с помощью эффективной процедуры, которая основана на двумерном быстром преобразовании Фурье с последующим численным решением семейства краевых задач для системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Приводятся результаты численных расчётов для реалистичных трёхмерных моделей среды.
Загорулько Галина Борисовна (ИСИ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет проведен анализ современного состояния в области средств и методологий разработки ИСППР. Будет представлена методология, которая базируется на авторской концепции комплексной поддержки разработки ИСППР, включает онтологический и сервис-ориентированный подходы, технологии Semantic Web, подходы быстрого прототипирования и гибкой разработки программного обеспечения, технологию разработки информационно-аналитических интернет-ресурсов. Возможности предлагаемой методологии будут продемонстрированы на примере разработки ИСППР по угрозам энергетической безопасности и ИСППР по диагностике элементозов.
д.ф.-м.н. Чеверда В.А. (ИНГГ СО РАН)
Аннотация
Построена трёхмерная разномасштабная геологическая модель, содержащая разломы, коридоры трещиноватости и скопления каверн. Приводятся результаты обработки синтетических данных по оригинальному алгоритму, ориентированному на построение сейсмических изображений в рассеянных волнах. Обработка полученных синтетических данных выполнялась в системе Promax ООО РН КрасноярскНИПИнефть. При этом использовался формат работы с большими данными из этой системы под управлением MPI.
М.Р. Еникеев (ИНК РАН и УГНТУ, г. Уфа)
Аннотация
Приглашаем вас 22 января (во вторник) в ИВМиМГ СО РАН на встречу с коллегами из Института нефтехимии и катализа РАН и Уфимского государственного нефтяного технического университета (Уфа, Башкортостан, Россия)
Ю.О. Бобренёва (ИНК РАН и УГНТУ, г. Уфа)
Аннотация
Приглашаем вас 22 января (во вторник) в ИВМиМГ СО РАН на встречу с коллегами из Института нефтехимии и катализа РАН и Уфимского государственного нефтяного технического университета (Уфа, Башкортостан, Россия)
к.ф.-м.н. И.Г. Черных (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет приведен обзор суперкомпьютерных новинок, представленных на выставке SC18 (Dallas, TX, USA). Будет дано описание самых мощных суперкомпьютеров из ноябрьского списка Top-500 суперкомпьютеров. Отдельно будет выделен в докладе прототип экзафлопсного суперкомпьютера из Китая, в основе которого лежит процессор Hygon x86. Будет приведен обзор: инфраструктурных суперкомпьютерных тенденций, облачных ресурсов для высокопроизводительных вычислений, российских суперкомпьютерных решений, тензорных компьютеров, квантовых компьютеров.
Д.Д. Смирнов (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет приведено описание комплексов программ для численного решения стохастических дифференциальных уравнений (СДУ) и стохастических дифференциальных уравнений с частными производными (СДУЧП) на суперкомпьютере. Будут приведены оценки вероятностных характеристик решения СДУ и СДУЧП, полученные с помощью метода Монте-Карло, как в численном виде, так и в графическом. Будут приведены численные эксперименты для осциллирующих СДУ и двумерного СДУЧП. Все расчёты проведены на вычислительном кластере Центра коллективного пользования Сибирского суперкомпьютерного центра при ИВМиМГ СО РАН.
к.ф.-м.н. Д.А. Караваев (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В работе рассматривается решение динамической задачи геофизики для двухмерного случая в постановке для скоростей и напряжений. Численное моделирование проводится на основе конечно-разностного метода. Представлена организация параллельных вычислений и разработано программное обеспечение для расчетов с применением суперкомпьютеров. По результатам работы создана двухмерная модель Байкальской рифтовой зоны и проведено численное моделирование полного сейсмического поля. Расчеты выполнены с использованием вычислительных ресурсов Центра коллективного пользования Сибирский суперкомпьютерный центр.
к.ф.-м.н. И.Г. Черных (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
В докладе будет приведено описание технологии Intel Optane, описаны режимы работы твердотельных накопителей Intel® Optane™ DC P4800X, установленных на одном из узлов кластера НКС-1П. Также будут приведены примеры использования технологии по материалам доклада Vladimir Mironov (МГУ), Andrey Kudryavtsev (Intel), Yuri Alexeev (Argonne National Laboratory), Alexander Moskovsky (РСК), Igor Kulikov(ИВМиМГ СО РАН), Igor Chernykh (ИВМиМГ СО РАН) «Evaluation of Intel Memory Drive Technology Performance for Scientific Applications»
П.А. Титов (ИВМиМГ П.А.СО РАН)
Аннотация
В работе рассматриваются аспекты применения криволинейных сеток для моделирования сейсмополей для 2D и 3D областей, имеющих существенную кривизну свободной поверхности. Для 2D-задачи представлены результаты моделирования при помощи двух методов – конечно-разностного по пространственным и временной переменным, а также комбинации пошагового метода преобразований Лагерра по времени и конечно-разностного по пространственным переменным. Для 3D-задачи применялся только метод конечных разностей. Численные расчеты проводились на кластерах ССКЦ СО РАН и МСЦ РАН.
к.ф.-м.н. В.А. Дедок (ИМ СО РАН)
Аннотация
Доклад посвящен решению обратной задачи аномальной диффузии методом искусственных нейронных сетей. Рассматривается задача восстановления показателя дробного дифференцирования и параметра среды по набору данных измерений концентрации вещества в фиксированной точке в различные моменты времени. Исследуется возможность восстановления указанных данных, точность восстановления и значимость исходных данных.
к.ф.-м.н. А.В. Снытников (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Круг задач, решаемых на высокопризводительных вычислительных системах, очень обширен. Все эти очень различные задачи объединяет одно: они предъявляют очень высокие требования к оборудованию и системному программному обеспечению вычислительной системы (ВС). Это означает необходимость создания специализированных программ-тестов для определения быстродействия конкретной ВС. Желательно, чтобы тесты создавались на базе программ, используемых для решения реальных задач для того, чтобы результатом работы теста были бы не только числовые показатели, но и конкретное подтверждение способности тестируемой ВС решать сложные задачи, актуальные с научной или производственной точки зрения. Для сокращения временных и ресурсных затрат на проведение тестирования необходимо создавать тесты на базе программ, реализующих такие математические методы, которые предъявляют высокие требования сразу к нескольким, в идеале - ко всем подсистемам тестируемой ВС. Одним из таких методов является метод частиц в ячейках. Его достоинством является, с одной стороны, использование в качестве инструментов нескольких существенно различных вычислительных методов, что позволяет исходя из тестирования на методе частиц в ячейках достоверно прогнозировать производительность данной ВС на многих других задачах. С другой стороны, достоинством метода частиц как теста является трудность его эффективной реализации на высокопроизводительных ВС, в частности нерегулярный доступ к памяти, недетерминированный объем и частота межпроцессорных пересылок и очень больший объем выдач - проблемы с которыми не всегда и не в полном объёме удается справляться на уровне прикладного ПО (программного обеспечения).
к.ф.-м.н. А.Ю. Амбос (ИВМиМГ СО РАН)
Аннотация
Метод Монте-Карло особенно эффективен в тех случаях, когда численно реализуемая вероятностная модель (например, базовый ансамбль траекторий каких-либо частиц) содержит случайные параметры, определяющие распределения элементов траекторий, в частности, длин свободных пробегов квантов излучения. В этих случаях эффективен метод "двойной рандомизации". При решении задач переноса этим методом для каждой реализации среды достаточно моделировать лишь одну траекторию частицы. Кратность рандомизации возрастает при вычислении корреляционных характеристик потоков частиц, дисперсий функционалов и параметров соответствующих асимптотик. Дисперсии статистических оценок существенно возрастают при увеличении кратности рандомизации, поэтому здесь необходимы параллельные вычисления, по-видимому, с использованием сопроцессоров, так как алгоритмы реализации параметров среды и базовых траекторий имеют разную структуру и масштаб. Практически важны реалистические модели случайных сред, которые получаются суммированием независимых реализаций элементарных пуассоновских поле, что можно учесть при организации супервычислений.
В.А. Иващенко (ИТ СО РАН, НГУ)
Аннотация
В работе при помощи прямого численного моделирования уравнений Навье-Стокса (DNS) и метода моделирования крупных вихрей (LES) проводится исследование процессов перемешивания в турбулентных затопленных струях. Рассматривается импульсный и стационарный поток воздуха, вытекающий из длинной трубы круглого сечения в безграничное пространство, затопленное воздухом, гелием или углекислым газом. Входные условия идентичны во всех трёх случаях, что важно для их прямого сравнения, и соответствуют полностью развитому турбулентному течению в трубе, характеристики которого определяются только числом Рейнольдса. Для получение данных активно используется кластер НКС-1П ССКЦ.
к.ф.-м.н. С.А. Соловьев (ИНГГ СО РАН)
Аннотация
Сравнивается производительность двух акустических решателей в контексте геофизической задачи полного обращения волновых полей. Используя высококонтрастную 3-мерную скоростную модель, проводится серия экспериментов с различным числом кластерных узлов и числом источников. При увеличении числа узлов решатель во временной области (TD) работает быстрее решателя в частотной области (FD разработанный автором). Это происходит благодаря идеальной масштабируемости TD решателя. Также при увеличении числа источников FD становится быстрее TD, начиная с некоторого числа источников. Такое поведение FD основано на используемых подходах: факторизация матрицы, переупорядоченная алгоритмом вложенных сечений, и сжатие данных, используя аппроксимацию матрицами малого ранга и иерархический (HSS) формат данных. Таким образом, оба решателя являются актуальными: область использования каждого решателя определяется мощностью кластера (количество узлов) и размером геофизической модели (количество источников).
А.В. Кашковский, А.А. Шершнев, П.В. Ващенков (ИТПМ СО РАН)
Аннотация
Рассмотрен подход, который позволяет использовать расчетный код на различных типах вычислительных устройств, в том числе ГПУ, многоядерных ЦПУ и ускорителях Intel Xeon Phi. Основная идея заключается в конвертировании исходного текста программы, написанной для выполнения на ГПУ с использованием технологии CUDA, в многопоточную параллельную программу, основанную на использовании технологии OpenMP. Дано сравнение времени вычислений на различных архитектурах процессоров (ГПУ, ЦПУ, Intel Xeon Phi) и показана эффективность параллелизации. Часть расчетов проводилась на кластерах НКС-30 и НКС-1П ССКЦ, и были выявлены некоторые особенности вычисления на этих кластерах. На примере гибридного (ГПУ+ЦПУ) расчета продемонстрированы возможности и особенности гибридных вычислений.
И.И. Кулагин (СибГУТИ)
Аннотация
Работа посвящена разработке и исследованию средств архитектурно-ориентированной оптимизации выполнения параллельных программ для вычислительных систем (ВС) с многоуровневым параллелизмом. Предложены алгоритмы оптимизации использования параллелизма для основных функциональных уровней ВС. На уровне вычислительных узлов (ВУ) реализован алгоритм, выполняющий оптимизирующую трансформацию циклических конструкций в параллельных PGAS-программах. Алгоритм реализован в виде расширения компилятора IBM X10. На уровне многопроцессорного ВУ с общей памятью рассмотрены задачи оптимизации реализаций программной транзакционной памяти (software transactional memory - STM). Для параллельных STM-программ разработан метод сокращения числа ложных конфликтов по результатам их предварительного профилирования. Для известных алгоритмов автоматической векторизации циклов в открытых компиляторах GCC и LLVM/Clang выявлены классы трудно векторизуемых циклов из тестового набора ETSVC (J. Dongarra, D. Padua). Построенное подмножество циклов составляет базисный набор для анализа эффективности ядер автовекторизаторов оптимизирующих компиляторов для векторных процессоров класса «регистр-регистр».
Старый сайт