Суперкомпьютерные технологии решения больших задач естествознания, математические модели, методы анализа и оптимизации сложных информационных систем

Исследования по теме «Суперкомпьютерные технологии решения больших задач естествознания, математические модели, методы анализа и оптимизации сложных информационных систем» естественным образом структурируются в три блока. Актуальность первого блока «Суперкомпьютерные технологии решения больших задач естествознания» обусловлена тем, что на текущий уровень развития вычислительных машин, остро стоит разработка программного обеспечения, адаптированного к сверхбольшой вычислительной мощности. Для задач астрофизики численные методы решения гиперболических уравнений с учетом гравитации являются основным инструментом исследования эволюции астрофизических объектов. Разработка суперкомпьютерных технологий решения больших задач сейсмики на современных и перспективных параллельных суперкомпьютерах, диктуется отсутствием достоверных методов прогноза опасных природных явлений в земной коре. Численные модели динамики плазмы находят широкое применение при решении задач динамики лабораторной и космической плазмы. Созданные алгоритмы внесут существенный вклад в развитие вычислительных технологий и математического моделирования сложных физических процессов. Разрабатываемая методика оценки поведения сверхмасштабируемых алгоритмов на различных архитектурах, путем их реализации на имитационной модели, отображающей поведение миллионов и десятков миллионов вычислительных ядер, позволит эффективно оптимизировать экспериментальные образцы создаваемых программ под современные вычислительные системы. Актуальность второго блока «разработка методов, алгоритмов и систем высокоуровневого управления организации вычислений» определяется возможностью предложить решение проблемы автоматического конструирования прикладных программ численного моделирования для мультикомпьютеров, включая пета- и экзафлопсные вычислители, включая и распределенные. Более того, результаты работ позволят сформулировать технологический проект создания практической базы активных знаний (БАЗ) в численном моделировании и провести испытания его принципиальных решений. Актуальность третьего блока «методы анализа и оптимизации сложных информационных систем связана с тем, что проблемы анализа и оптимизации сложных систем сетевой структуры исследуются и решаются многими учёными и коллективами во всём мире, что определяется широким распространением подобных систем во всех областях естествознания и народного хозяйства. Достаточно упомянуть транспортные системы, сети связи и инженерные сети. Учёт ненадёжности компонентов таких систем, связанных как с природными, так и антропогенными воздействиями (наводнения, пожары, порывы кабеля при земляных работах и многие другие воздействия), а также естественным старением оборудования, при отсутствии достаточного объёма статистических данных, особенно на этапе проектирования, требует разработки и применения новых математических моделей и методов. Свои требования и ограничения, существенно усложняющие (в общем случае) задачу вносит специфика прикладных областей. Например, при проектировании дорожной сети мегаполиса требуется учитывать циклический характер транспортных потоков, требования ПДД, экологические и градостроительные требования. Исследования по теме сбора и передачи информации в современных сетях передачи данных активно ведутся в России и многих зарубежных странах. Это обусловлено ростом количества практических задач, которые решаются с применением беспроводных сенсорных сетей: мониторинг состояния окружающей среды, мониторинг безопасности движения в мегаполисах, распространение информации в социальных коллективах.