Результаты научных исследований по направлению «Информационно-телекоммуникационные системы»

1. Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012г» Результаты научных исследований по направлению «Информационно-телекоммуникационные системы»

2. СПбГУ ИТМО – лидер образования в области ИКТ Основные направления подготовки Компьютерные технологии Производство программного обеспечения Телекоммуникационные системы Информационные системы в экономике Фотоника и оптоинформатика Оптика и оптоэлектроника Лазерные технологии Мехатроника

3. СПбГУ ИТМО – победитель мировых чемпионатов ACМ

4. Направления научной деятельности в области ИКТ Технологии разработки программного обеспечения (автоматное программирование) Адаптивные системы автоматического управления Высокопроизводительные и распределенные вычисления Технологии виртуальной реальности и научной визуализации Проектирование встроенных систем Интеллектуальные системы в образовании Компьютерное моделирование сложных систем

5. Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012г» Высокопроизводительный программный комплекс моделирования и прогноза экстремальных гидрометеорологических явлений и расчета воздействий на морские объекты и сооружения НИР 2007-4-1.4-00-06-108 (2007-2008)

6. Гидрометеорологические экстремумы • Явления редкой повторяемости • Явления, представляющие опасность (риск) для морских объектов и сооружений • Явления, характеризуемые комплексом гидрометеорологи-ческих характеристик Сочетания скоростей ветра, морского волнения, течений и уровня моря, возможные1 раз в Т (=5,10,25,50,100) лет

7. Концепция решения задачи Выполняется… С целью получить… 60 лет, каждые 6 часов, сетка 1х1 градус На основе исторических массивов метеорологической информации(атмосферное давление, скорость ветра, температура воздуха) 60 лет, каждые 1-3 часа, (шаг интегрирования 5-15 минут, сетка 2х2 мили) В каждом узле сетки ~700 расчетных величин Совместный расчет гидрометеорологических полей, характеризующих динамику вод океана Ветровое волнение Течения Уровень моря Стохастические модели Экстремальные статистики Оперативные статистики 1000000 раз по 100 лет

8. Концепция построения программной системы ~ ~ Адаптация сервисно-ориентированного подхода к проблеме проектирования наукоемких вычислительных приложений

9. Организация вычислительных сервисов Задачи Запуск модели Предоставление доступа к знаниям Представление знаний Определение правил декомпозиции Определение ускорения модели

10. Задачи Мониторинг Логический вывод Динамическая реорганизация на основе вывода, т.е. Распределение вычислений и данных Перераспределение / миграция Основа архитектуры – управляющий сервис Построение расписания распределенных вычислений Последовательный Workflow Оценка вариантов распараллеливания

11. Результаты экспериментальных расчетов Информация о совместной изменчивости пространственно-временных полей ветра, волнения, течений и уровня моря(Северная часть Атлантического океана)

12. Представление результатов расчетов Атлас экстремальных гидрометеорологических явлений Каспийского моря Высота волны, возможная 1 раз в 100 лет Скорость ветра при волнении 1 раз в 100 лет Уровень моря приволнении 1 раз в 100 лет

13. Приложения результатов расчетов Расчет экстремальных воздействий на морские объекты

14. Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012г» Разработка инструментальной оболочки проектирования высокопроизводительных приложений для Грид-архитектур в целях создания прикладных сервисов компьютерного моделирования и обработки данных НИР 2007-4-1.4-20-01-025 (2007-2008)

15. Парадигма параллельных вычислений в Грид • Вычислительные корпоративные Грид • Отделение пользователя от инфраструктуры • Возможность параллельного исполнения Сервисы S Грид-сервер Web-портал S Нужно посчитать! Ура! Задание Данные Вычислительные узлы

16. Концепция решения задачи Прогнозирование Workflow PEG Интеллектуальный подход Визуальное проектирование Параллельное исполнение Балансировка нагрузки • Интеллектуальный подход • Использование концепции workflow • Параллельное исполнение • Применение балансировки нагрузки • Прогнозирование производительности • Визуальная оболочка проектирования, запуска и мониторинга выполнения

17. Процесс проектирования приложения в iPEG • Пользователь описывает свое задание в виде блок-схемы workflow в терминах своей предметной области • Задает критерии вычислений Волнение в Черном море за 2001-2002 годы Хочу считать за минимальное время Данные 1 Выборка значительных высот волн Действие 2 Рассчитать экстремумы 1 раз в год Действие 3 Данные 3 Графическая оболочка

18. Процесс выполнения приложения в iPEG iPEG – интеллектуальная система поддержки принятия решения разработчика параллельных вычислительных приложений в Грид S S ? S Abstract Workflow Abstract Workflow Meta Workflow Abstract Workflow Concrete Workflow MWF User Interface Workflow Planner Workflow Scheduler Workflow Executor AWF AWF AWF CWF Replica Service Performance Analyzer Grid Monitor Performance Refinement Система управления знаниями

19. Традиционная контактная сеть Контактная сеть MSM Приложение: моделирование распространения ВИЧ • Вычислительный сервис моделирования эволюционной динамики комплексных сетей применительно к задачам распространения вирусных заболеваний с длительным инкубационным периодом (ВИЧ, Гепатит С)

20. Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012г» Инструментальная технологическая среда для создания массовых мобильных онлайн-сервисов нового поколения НИР 2008-4-1.4-18-01-022 (2008)

21. Концепция мобильных сервисов нового поколения Отличительные черты: • Независимость от биллинговых систем операторов связи и контент-агрегаторов • Двухзвенная схема взаимодействия «провайдер-пользователь» • Финансово-расчетные операции на основе предоплаченного финансового продукта (ПФП) • Избирательное использование технологийлокального взаимодействия (включая NFC) Отображение традиционных бизнес-процессов на специфику современных мобильных систем

22. Принцип оплаты сервисов на основе ПФП

23. Архитектура инструментальной среды Разработчик СПЕЦИФИКАТОР ТРЕБОВАНИЙ Определение общей структуры сервиса БАЗА ЗНАНИЙ Определение действий Типовые сценариипостроениясервисов Формирование операций Настройка операций РЕПОЗИТОРИЙ КОМПОНЕНТОВ XML-описание проекта Мастер компонентов Мастер клиента Мастер сервера Мастер точки контроля

24. Федеральная целевая программа «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012г» Разработка высокопроизводительного программного комплекса для квантово-механических расчетов и моделирования наноразмерных атомно-молекулярных систем и комплексов ОКР 2008-04-2.4-15-02-003 (2008-2009)

25. Цель разработки Создание программного комплекса для квантово-механических расчетов и компьютерного моделирования наноразмерных атомно-молекулярных систем, наноструктур и наноматериалов НА ОСНОВЕ реализации нового комплексного подхода к компьютерному моделированию наносистем С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ суперЭВМ с иерархической параллельной архитектурой

26. Принцип действия объекта разработки Расчет геометрических характеристик сложной атомно-молекулярной структуры («оптимизация» геометрии) Расчет физических характеристик структуры (энергии возбужденных состояний, силы осцилляторов электронных переходов, плотности электронного потенциала и пр.) Расчет макропараметров системы на основе атомно-молекулярных структур(термодинамические, оптические, фотоэлектрические и др. свойства)

27. iPSE – концепция ПК нового поколения iPSE – Intelligent Problem Solving Environment База экспертных знаний Система онтологий Механизм логического вывода ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СИСТЕМА ПОДДЕРЖКИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ВВОД ДАННЫХ ВЫВОД ВЫЧИСЛЕНИЯ Интерфейс управления Интерфейс управления Модули работы сданными Визуальный редактор данных Система визуализации Вычислительныемодули Справочные базы данных Архивные базы данных Модули параллельноговыполнения ИНФРАСТРУКТУРА

28. Представление результатов - визуализация Разработка модуля визуализации на основе визуализатора SVR (GDT Software Group)

29. Юридическая схема организации ПК Способ коммерциализации ПК – предоставление услуг через Интернет в рамках бизнес-модели ASP Особенность организации ПК: активное использование компонентов сторонних разработчиков в рамках сервисно-ориентированной архитектуры (без модификации программных кодов). Аналоги юридической схемы в РФ – отсутствуют; в мире – на уровне обсуждения (инициированы развитием Грид) Способ организации: двусторонняя договоренность о:1) передаче прав на интеллектуальную собственность;2) передаче прав на использование функциональности;3) совместном использовании в рамках консорциума;4) постановке «на комиссию».