Методы и технологии конструирования эффективных и надежных программ и программных систем на основе графовых моделей и семантических преобразований

Цель проекта - повышение эффективности и надежности компьютерного решения прикладных задач за счет совершенствования программного обеспечения перспективных вычислительных систем. Задачей проекта является развитие теории, методов и технологий оптимизирующей трансляции и конструирования эффективного, надежного, переносимого и адаптивного программного обеспечения для суперкомпьютеров и компьютерных сетей на основе трансформационного и объектно-ориентированных подходов, теоретико-графовых методов, аннотирования программ, функциональных и логических спецификаций, средств специализации и визуальной обработки. Проект направлен на решение следующих задач. 1. Развитие методов и технологии конструирования эффективных и надежных параллельных программ на основе функциональных спецификаций и семантических преобразований. 2. Развитие технологии предикатного и автоматного программирования для спецификации, дедуктивной верификации и эффективной реализации программ, в том числе для систем реального времени. 3 Развитие теоретико-графовых методов и инструментов для поддержки конструирования эффективных и надежных программ. 4. Разработка методов, алгоритмов и систем для исследования сложных больших данных, систем и процессов через их визуальные представления с использованием атрибутированных иерархических графовых моделей. Расширение трансформационного подхода на функциональные, логические и аннотированные программы, а также использование графовых методов, модельного подхода и средств визуализации, развиваемые авторами проекта, позволяют создать единую основу для сочетания различных видов семантической обработки, включая анализ, преобразование и синтез, а также для объединения автоматических и автоматизируемых процессов семантической обработки программ, и на базе этой основы разработать методы и технологии конструирования эффективного, надежного, переносимого и адаптивного программного обеспечения для суперкомпьютеров и компьютерных сетей. Уровень ожидаемых результатов теоретических и экспериментальных работ по проекту сопоставим с мировым, а по ряду позиций опережает аналогичные зарубежные разработки в данной области науки. Предполагаемые результаты: 1. Будет проведено исследование методов и средств конструирования эффективных и надежных параллельных программ на основе функциональных спецификаций и семантических преобразований, создана начальная версия системы облачного параллельного программирования CPPS, пригодная для научного и учебного применения. 2. Будет проведено исследование в области онтологии применения теоретико-графовых методов в информатике и программировании, создана начальная версия цифрового толкового словаря WikiGRAPP по теории графов и ее применениям в информатике и программировании, пригодная для научного и учебного применения. 3. Будут проведены изучение и систематизация алгоритмов обработки, визуализации и применения теоретико-графовых методов в информатике и программировании, создана начальная версия цифровой энциклопедии теоретико-графовых алгоритмов решения задач информатики и программирования WEGA, пригодная для научного и учебного применения. 4. Будут разработаны новые методы и эффективные алгоритмы анализа и визуализации сложно организованной информации большого объема на основе атрибутированной иерархической графовой модели, создана начальная версия системы визуализации Visual Graph, пригодная для научного и учебного применения. 5. Будет продолжено развитие технологии предикатного и автоматного программирования. Будут разработаны различные специализации технологии для классов параллельных и асинхронных программ. Будет разработана система оптимизирующих трансформаций для эффективной реализации параллельных и последовательных программ. Будут разработаны новые методы спецификации и верификации, базирующиеся на моделях программ. Будет продолжена классификация программ, в том числе с дальнейшей детализацией иерархии реактивных систем. Будет продолжена разработка моделей типовой архитектуры систем управления, систем информационной биологии и искусственного интеллекта в виде иерархии слоев и шаблонов управления для различных классов систем с использованием методов аспектно- и модельно-ориентированной технологии. 6. Будет построен язык cP, наиболее близкий к языку Си, без указателей с типами данных функционального языка программирования. Будут разработаны методы автоматической трансляции с языка Си на язык cP с построением трансформационной программы и возможностью ее корректировки пользователем для повторной трансляции. Будут разработаны методы трансформаций операций с разнообразными структурами данных, прежде всего, массивов, списков и деревьев, с ориентацией на библиотеки ядра ОС Linux.