Кадровый состав ИЦМС

1. Исследовательский центр мультипроцессорных системОтчет за 2009—2012 годычл.-корр. РАН С.М. Абрамов

2. Кадровый состав ИЦМС

3. Тематика научных исследований (Постановление Президиума РАН № 38 от 12 февраля 2008 г.) • интеллектуальные методы обработки информации; • системные решения и программное обеспечение вычислительных комплексов новых поколений; • программные и аппаратные решения для гибридных инфокоммуникационных сетей.

4. Проекты по Программам Президиума РАН • Проблемы создания национальной научной распределенной информационно-вычислительной среды на основе развития GRID-технологий и современных телекоммуникационных сетей • Развитие эффективных методов реализации элементов функциональной парадигмы в виде расширения императивных языков программирования с ориентацией на использование в высокопроизводительных приложениях (2009-2011) • Разработка эффективных моделей обеспечения отказоустойчивости и методов реализации отказоустойчивости на программном уровне в высокопроизводительных вычислениях (2012-2013) • Алгоритмы и математическое обеспечение для вычислительных систем сверхвысокой производительности • Исследование гибридных моделей вычислений применительно к трехмерным задачам горения эксафлопного класса (2011) • Исследование гибридных моделей вычислений и методов распараллеливания программ применительно к задачам горения (2012-2013)  • Фундаментальные проблемы системного программирования • Методы анализа и преобразования функциональных спецификаций (2010-2011) • Методы автоматизации анализа функциональных программ и алгебраических объектов (2012-2013)

5. Проекты по Программам ОНИТ РАН (1/2) • Архитектура, системные решения, программное обеспечение, стандартизация и информационная безопасность информационно-вычислительных комплексов новых поколений • Дополнительные механизмы безопасности в распределенных системах на базе ОС Linux (2009-2010) • Разработка и реализация языков Т# и Т++ и соответствующих им средств для эффективной поддержки высокопроизводительного параллельного счета (2009-2010) • Разработка эффективных методик управления для массивно-параллельных суперЭВМ. Разработка решений для мониторинга и управления кластерными суперкомпьютерными установками (2009-2011)  • Фундаментальные проблемы разработки новых структурных решений и элементной базы в телекоммуникационных системах • Разработка элементов инфраструктуры региональных информационно-вычислительных сетей нового поколения (2009-2011)

6. Проекты по Программам ОНИТ РАН (2/2) • Архитектурно-программные решения и обеспечение безопасности суперкомпьютерных информационно-вычислительных комплексов новых поколений • Разработка средств решения задач распределенного мониторинга и управления на базе информационно-вычислительных комплексов и сетей новых поколений (2012-2013) • Обнаружение и предотвращение распределенных сетевых атак на высокопроизводительные системы облачных вычислений на основе отечественных аппаратно-программных комплексов семейства «СКИФ» (2012-2013) • Адаптация системы параллельного программирования OpenTS для поддержки работы Т++-приложений на вычислительных кластерах с гибридными узлами на базе FPGA и GPGPU (2012-2013) • Научные основы создания гетерогенных телекоммуникационных и локационных систем и их элементной базы • Разработка методов построения телекоммуникационных систем муниципального уровня на основе активного оборудования с улучшенными функциями управления (2012-2013)

7. Проекты РФФИ • Развитие технологий высокопродуктивного параллельного программирования суперкомпьютеров на основе функционального языка Рефал Плюс и методов метавычислений (2008-2010) • Теоретическое исследование и компьютерное моделирование методами когнитивной графики баллистических характеристик внеэкваториальных геостационарных ИСЗ (2008-2010) • Модели и методы учета и анализа сетевого трафика (2011-2013) • Разработка новых способов решения задач управления движениями космических аппаратов на всех этапах полётов и оперативного отображения получаемых результатов на основе методов годографов и когнитивной графики (2012-2014) • Разработка инструментальных программных средств для проектирования нейросетевых прикладных систем (2012-2013)

8. Проекты ФЦП • ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России» 2007-2013 • Разработка модульной интегрированной технологической платформы для сетей мониторинга элементов и систем жизненно важной инфраструктуры (2007-2009) • Исследование и разработка методов создания проблемно-ориентированных библиотек для суперкомпьютеров гибридной архитектуры (2011-2012) • Разработка интеллектуальных методов автоматизированного обнаружения и предотвращения распределенных сетевых атак и их реализация в современных системах облачных вычислений (2011-2012) • Суперкомпьютерное моделирование характеристик полупроводниковых сред для сверхбыстрой модуляции света в системах передачи информации в волоконно-оптических линиях связи (2012-2013) • ФЦП«Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы • Разработка и реализация пилотного проекта интеллектуальной энергосберегающей системы учета распределения и потребления энергоресурсов в зданиях и сооружениях на основе технологий беспроводных сенсорных сетей (2010-2012) • ФЦП «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008-2015 годы • Разработка управляемого интерконнекта на активных оптоволоконных кабелях и программируемых логических интегральных схемах для высокопроизводительных вычислительных систем и высокоскоростных сетей персональных компьютеров (2012-2014)

9. Проекты по Программам Союзного государства • Программа «Разработка и использование программно-аппаратных средств Грид-технологий перспективных высокопроизводительных (суперкомпьютерных) вычислительных систем семейства «СКИФ» (шифр «СКИФ-ГРИД») (2007-2010) – головной исполнитель программы от Российской Федерации • Программа «Разработка базовых элементов, технологий создания и применения орбитальных и наземных средств многофункциональной космической системы» (шифр «Космос-НТ») • Разработка прототипа программной нейросетевой системы контроля телеметрической информации, диагностики подсистем космических аппаратов, обработки космических снимков (2008-2011)

10. Проекты (НИР, ОКР) по договорам с организациями реального сектора экономики • Создание новой инновационной модульной системы охлаждения открытого типа для групп серверов и суперкомпьютеров: разработка технологии охлаждения и создание опытно-конструкторского образца (2012-2013, ООО «Сторус-Инт) • Разработка конструкторской документации коммутатора ЛВС и изготовление опытного образца (2013, ????) • 2012–2013Хуавей - ??? • 2012–2013Роскосмос -???

11. Публикации

12. Регистрация РИД • Получены патенты на полезные модели • «Система хранения данных с параллельным доступом» • «Сенсорная сеть с модульной архитектурой» • Получентоварный знак «СКИФ» • Получены 70 свидетельств о регистрации программ для ЭВМ • Поданазаявка на патент на изобретение (проводится экспертиза по существу) • «Приемо-передатчик интерфейса 4-20 мА»

13. Защита кандидатских диссертаций • Тищенко И. П. «Алгоритмическое и программное обеспечение мультипроцессорных систем для распознавания графических образов на основе нейросетевого подхода» (2009) • Первин А. Ю. «Система управления специализированными виртуальными инструментами с механизмамиоптимального распределения вычислительных ресурсов» (2009) • Фраленко В.П. «Методы и алгоритмы обработки потоков данных в многопроцессорных вычислительных комплексах командно-измерительных систем на основе моделей нейронных сетей» (2011) • Талалаев А.А. «Модели, алгоритмы и программно-нструментальные средства для организации конвейерно-параллельных вычислений на мультипроцессорных системах» (2012)

14. Функциональное программирование.Метавычисления

15. Рефал Плюс @ Eclips Суперкомпиляция, Верификация Функциональное программирование и Метавычисления

16. Функциональное программирование иметавычисления • Система программирования Рефал Плюс расширена средствами параллельного программирования, которые выполняются по схеме явного параллелизма • Разработаны принципы и реализован построения графический трассировщик суперкомпилятора SCP4 • Совместно с Институтом программирования Китайской Академии наук (InstituteofSoftware, Пекин) разработан и реализован прототип суперкомпилятора типизированного функционального языка LFC • Язык LFC является разработкой Института программирования Китайской Академии наук • Разработана и реализована система полиморфных сортов и операторов в объектном языке программы «Думатель» — поиска доказательств свойств программ на основе их моделей и доказательств в алгебре

17. Суперкомпиляция, символьные вычисления, поиск доказательств, верификация программ • Моделирование коммуникационных криптографических протоколов идентификации и их верификация посредством суперкомпиляции • Развитие методов суперкомпиляции и верификации параметризованных вычислительных систем посредством суперкомпиляции их программных моделей • Разработан входной язык подтверждающего суперкомпилятора, позволяющий описывать только примитивно рекурсивные функции относительно структур данных языка РЕФАЛ • Ограничения, наложенные на входной язык, гарантируют корректность построения множества базисных случаев индукции при автоматической генерации доказательств методом математической индукции • Развитие средств автоматизации символьных вычислений, поиска доказательств, верификации и анализа программ • Разработан и реализован алгоритм поиска логического вывода через пополнение множества равенств, разработаны оптимизации через учет притягивающих постоянных и выделение отрицательно-литеральных равенств • Разработана и реализована в системе доказательств «Думатель» процедура порождения лемм с помощью полиморфных схемных операторов

18. Анализ, верфикация, трансформация... Теоретические основы программирования • Моделирование логики криптографических протоколов и их верификация посредством суперкомпиляции • двусторонние протоколы передачи ключей с использованием симметричного шифрования • канал связи контролируется противником • интерактивнопостроенаклассическаяатакана протокол передачи ключей Andrew Secure RPC • автоматическиверифицированапрограммная модель протокола BAN modified Andrew Secure RPC • Совершенствование технологии суперкомпиляции • получено простое доказательство теоремы Турчина о завершаемости поиска на пути возможного развития программы двух параметризованных стеков функций, позволяющих аппроксимировать понятие цикла вдоль этого пути. На его основе получена оценка времени работы соответствующего алгоритма поиска; • разработаны принципы реализации и реализована стартовая версия прототипа подтверждающего суперкомпилятора • Разработкаметодовпрограммированияобратимыхвычислений

19. ИНС, обработка изображений

20. Система моделирования полета БПЛА и его автоматического позиционирования • Разработаны методы автономного позиционирования БПЛА на основе информации, поступающей от систем машинного зрения • Новизна подхода — в применении методов искусственного интеллекта для анализа видеоинформации • Выполняется автоматическая генерация видео, аналогичного снятому камерой с БПЛА • Разработанные алгоритмы реализованы в виде моделирующей среды, функционирующей на МВС • Создан задел для построения системы навигации, независимой от GPS/ГЛОНАСС

21. Сенсорные сети

22. Сенсорные сети

23. Сенсорные сети

24. Узел сенсорной сети

25. Разработка сенсорных сетей Базовый модуль с интерфейсом WiFi Модуль для измерения потребляемой мощности

26. Разработка устройствсенсорных сетей • Модуль «AGM» для подключения к сенсорной сети датчика взрывоопасных газов (метана) • Модуль «WDR» для подключения к сенсорной сети считывателя идентификационных карт с интерфейсом Wiegand и устройств с интерфейсом 1-wire • может использоваться в системах контроля доступа, и работать с другими устройствами, работающими с этой шиной, для работы ключами типа iButton, температурными датчиками и т.д. • Периферийный модуль MC (MemoryClock) сенсорной сети для обеспечения сенсорного узла дополнительной энергонезависимой памятью до 8 Мбит • оснащен часами реального времени • может быть использован в системах контроля доступа и для организации автономных регистраторов событий

27. Разработка сенсорных сетей • Базовый модуль с интерфейсом Ethernet — улучшенная версия • Базовый модуль с интерфейсом WiFi • Базовый модуль с интерфейсом GSM/GPRS • Модуль «AGM» для подключения к сенсорной сети датчика взрывоопасных газов (метана) • Модуль «WDR» для подключения к сенсорной сети считывателя идентификационных карт с интерфейсом Wiegand и устройств с интерфейсом 1-wire — может использоваться в системах контроля доступа, и работать с другими устройствами, работающими с этой шиной, для работы ключами типа iButton, температурными датчиками и т.д. • Модуль «MC» (MemoryClock) сенсорной сети для обеспечения сенсорного узла дополнительной энергонезависимой памятью до 8 Мбит; оснащен часами реального времени. Может быть использован в системах контроля доступа и для организации автономных регистраторов событий • Модуль для измерения потребляемой мощности • Генераторы классификаторов пакетов (линейный список / хэш / дерево) Задел для реализации сенсорной сети с топологией mesh

28. Проект «Тепло»

29. Проект «Тепло»

30. Интеллектуальные коммутаторы

31. Разработка аппаратных средств для региональных сетей Разработан магистральный управляемый ком-мутаторBotikSwitch G3F16 с подключением оконечных устройств по кабелю "витая пара" : • 3 скоростных порта 10/100/1000 Мбит/с (SFP модули) для подключения маги-стральных линий; • 16 портов 10/100 Мбит/с для подклю-чения оконечных устройств по кабелю «витая пара»; • обеспечивается масштабируемость портов для оконечных устройств через скорост-ные порты; • легко адаптируется и настраивается под конкретные технические решения, в частности, принятые в СТ «Ботик»; • способен к самовосстановлению после сбоев, благодаря наличию энергоне-зависимой памяти, сохраняющей настройки коммутатора; • срок разработки – 1 год

32. Элементы региональных сетей • 10-портовый коммутатор BotikSwitch G3F7:3 SFP (1Gbps) + 7 RJ-45 (10/100Base-T, 100Mbps) • 4-портовый коммутатор BotikSwitchQ2G2:2 SFP (2.5Gbps) + 2 SFP (1Gbps) • 9-портовый коммутатор BotikSwitch G54: 5 SFP (1Gbps) + 4 RJ-45 (1000Base-T, 1Gbps) • режим агрегирования каналов: 2Gbpsили 4Gbps • для магистральногоуровня в активныхсетях FTTH • поддержкаудаленногополучения статистикипо портам; • контроль соответствия MAC-адресов оконечных устройствпортам коммутатора

33. Анализ трафика

34. Система анализа сетевого трафика • Реализован программный метод генерации информации о сетевом трафике на базе протокола IPFIX • Уникальность подхода — использование пространства ядра ОС Linux для критических участков кода сенсора IPFIX • Решение резко повышает производительность обработки пакетов за счет устранения накладных расходов по перенесению пакетов для обработки в пространство пользователя

35. Сетевые атаки в «облаках» НИР «Разработка интеллектуальных методов автоматизированного обнаружения и предотвращения распределенных сетевых атак и их реализация в современных системах облачных вычислений» • Изучены подходы к защите облачных вычислений, необходимые для разработки системы обнаружения вторжений. • Исследованы возможности построения интеллектуальной системы защиты от атак на основе аппарата нейронных сетей. Проведены необходимые экспериментальные исследования. • Изучен язык графов для описания сетевых атак на распределенные вычисления. Предложен табличный метод описания атак. • Разработана архитектура исследовательского стенда. • Создана информационная система для поддержки проекта

36. Цифровые блоки вторичного электропитания

37. Система вторичного электропитания суперкомпьютеров • Требования к системе электропитания (следуют из большого энергопотребления установки и большого числа компонентов в ней) • масштабируемость — возможность наращивания установки без реконструкции системы электропитания • максимально возможное отношение КПД/стоимость; • коэффициент мощности не хуже 0.97 • автоматическая балансировка нагрузки на фазы • безопасность персонала • модульность и резервирование, возможность «горячей» замены блоков питания • возможность прогнозирования отказов и упреждающей замены блоков питания

38. Разработка цифровых блоков вторичного электропитания • управление питанием узлов — в том числе дистанционное: • волновое (постепенное) включение/выключение узлов при старте/остановке суперкомпьютера • отключение питания в случае предаварийной или аварийной обстановки, в том числе отдельных узлов • возможность отслеживания постепенной деградации элементов системы электропитания

39. Разработка элементов системы вторичного электропитания суперкомпьютеров Макет БП постоянного тока 48DC-12DC Управляемая нагрузка преобразователя напряжения Управляемый источник входного напряжения

40. Суперкомпьютерные технологии

41. Суперкомпьютерные программы «СКИФ» и«СКИФ-ГРИД» Союзного государства • Заказчики-координаторы • Министерство образования и науки • ранее— агентство «Роснаука» • НАН Беларуси • Головные исполнители • Институт программных систем РАН • Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси • «СКИФ» — 2000–2004 из бюджета России: 125 млн.руб. • «СКИФ-ГРИД» — 2007–2010 из бюджета России: 446 млн.руб. • Исполнители (Россия+Беларуcь) • «СКИФ» — более: 10 (РФ) + 10 (РБ) организаций • «СКИФ-ГРИД» — более: 37 (РФ) +10 (РБ) организаций 5+4 = 9 лет571 млн. руб.

42. Программа«СКИФ-ГРИД». Второйэтап (2009–2010).Российскиеучастники — 37 организаций • ВУЗы и НИИ ВУЗов • ЮУрГУ • УГАТУ • МТУСИ • ННГУ • СПбГПУ • ТГУ • ВлГУ • ПензГУ • ЧелГУМГУ имени М.В.Ломоносова: • ВМК МГУ • НИИЯФ МГУ • ХФ МГУ • НИВЦ МГУ • НИИФХБ МГУ Учреждения РАН • Головной отРоссии:ИПС имени А.К.Айламазяна РАН • ИММ РАН • ГЦ РАН • ИКИ РАН • ИСА РАН • ИПМ имени М.В.Келдыша РАН • ИППИ РАН • ИБХФ РАН • ИПХФ РАН • ИХФ РАН НИИ, предприятия наукоемких отраслей • НИИ КС • СПбАЭП • ЦНИИ МАШ • НПЦ «Элвис» • «Каледин и Партнеры» • «РСК СКИФ» • «Альт Линукс Технолоджи» • «НИЦЭВТ» • «ЮникАйСиз» • «Сигма Технология» • «Тесис» • «Урал-Грид» • «Кинтех»

43. Основные результаты • Суперкомпьютеры семейства «СКИФ» ряда 1, 2, 3 и 4 • Базовое, системное и инструментальное программное обеспечение (ПО) для суперЭВМ «СКИФ» • Прикладные системы • Пилотные приложения, реальное использование в интересах высокотехнологичных отраслей промышленности России, включая социально-значимые приложения: проектирование лекарств, маммография и др. • ГРИД-технологии, ПО для ГРИД-систем • СКИФ-Полигон

44. Опытный образец «СКИФ Аврора ЮУрГУ»

45. Суперкомпьютеры «СКИФ» ряда 4

46. Преимущества СКИФ ряда 4  • все печатные платы, всю «механику», систему в целом можно изготавливать в России (имеем право и способны), закупать надо только микросхемы (ЭКБ) • в 1,5 раза лучше эффективность использования электроэнергии • в 2 раза плотнее упаковка вычислительной мощности; • в 1,5 раза выше пропускная способность системной сети • улучшенная масштабируемость системной сети (3D-тор) — преодоление ограничений на поставку • повышенная эффективность реализации синхронизации — преодоление ограничений на поставку • повышенная эффективность реализации массовых операций      

47. Преимущества СКИФ ряда 4 • возможность поддержки не только MPI, но и новых перспективных подходов к реализации параллельных вычислений — преодоление запретов на поставку • высокая совместимость с существующим программным обеспечением в комбинации с возможностью использования FPGA-ускорителей — преодоление ограничений на поставку • повышенная надежность суперкомпьютера (нет подвижных частей, N+1 резервирование, тройное резервирование управления и мониторинга) • улучшенная система электропитания • улучшенные эргономические и эстетические показатели — сенсорный мультиэкран для управления, вся система —беззвучная • широкая отечественная кооперация: • 7 организаций — разработка КД и ПД СКИФ-Аврора • 20 российских организаций — адаптация и оптимизация приложений       

48. ISC’09, Гамбург, 23–25 июня 2009 года

49. «СКИФ-Полигон» — более 120 Tflops • МГУ имeниМ.В. Ломоносова • ВлГУ • ННГУ • ТГУ • УГАТУ • ГЦ РАН • ИММиВГ СО РАН • ИПХФ РАН • ИПС имени А.К.Айламазяна РАН • ОИПИ НАН Беларуси

50. Прикладные грид-сервисы ипилотные прикладные системы