Министерство образования и науки Российской Федерации

УДК

ГРНТИ

Инв. №

УТВЕРЖДЕНО:

Исполнитель:

федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Московский

физико-технический

институт»(Государственный университет)

От имени Руководителя организации

_//

М.П.

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ

Исполнитель: федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский физико-технический институт»(Государственный университет) Программа (мероприятие): Федеральная целевая программа «Научные и научнопедагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг., в рамках реализации мероприятия № 1.4 Развитие внутрироссийской мобильности научных и научнопедагогических кадров путем выполнения научных исследований молодыми учеными и преподавателями в научно-образовательных центрах.

Проект: «Разработка Грид-системы для проведения, анализа и организации общего доступа к результатам научных экспериментов и учебных практикумов на базе НОЦ МФТИ «Высокопроизводительные вычисления и распределенные вычислительные системы»»

1. Моделирование динамики структурных и фазовых переходов в капсуле Вируса Крапчатости Фасоли (ВКФ) под влиянием внешних факторов.

2. Моделирование натурных экспериментов с белками мономера и олигомера фибриногена.

3. Моделирование образования белок-белковых комплексов с использованием графических процессоров.

4. Увеличение вычислительной производительности программного пакета SOP-GPU.

5. Ускорение и оптимизация алгоритмов генерации случайных чисел, реализованных на графических процессорах (GPU).

6. Структурная организация совместной научной работы групп кафедры вычислительной математики МФТИ, UML Department of Chemistry, Department of Chemistry University of Cincinnati и Department of Bioinformatics and Computational Biology George Mason University.

7. Тестирование высокопроизводительных вычислительных транспортных моделей второго порядка точности на примере одной из наиболее загруженных магистралей США автострады I-80 в районе залива Сан-Франциско по данным системы PeMS (http://pems.eecs.berkeley.edu).

8. Разработка и тестирование вычислительного учебного практикума по курсу «Моделирование биологических систем на GPU с использованием динамики Ланжевена».

9. Разработка и тестирование вычислительного учебного практикума по курсу «Технология CUDA».

10. Разработка и тестирование вычислительного учебного практикума по курсу «Технология OpenCL».

11. Разработка и тестирование вычислительного учебного практикума по курсу «Технология многопоточных вычислений на основе OpenMP и MPI».

12. Разработка и тестирование учебной платформы для проведения летней школы МФТИ по высокопроизводительным вычислениям – 2011 г.

Руководитель проекта:

_/Холодов Ярослав Александрович (подпись) Москва 2011 г.

Реферат Отчет 242 с., 1 ч., 86 рис., 21 табл., 490 источн., 0 прил.

Грид-система, web-интерфейс, высокопроизводительные вычисления, распределенные вычислительные системы.

В отчете представлены результаты исследований, выполненных по Государственному контракту № 14.740.11.0960 «Разработка Грид-системы для проведения, анализа и организации общего доступа к результатам научных экспериментов и учебных практикумов на базе НОЦ МФТИ «Высокопроизводительные вычисления и распределенные вычислительные системы»» (шифр «2011-1.4-502-004-009») от 5 мая 2011 г. по направлению «Распределенные вычислительные системы» в рамках мероприятия 1.4- II очередь «Проведение поисковых научно-исследовательских работ в целях развития общероссийской мобильности в области информационнотелекоммуникационных технологий и вычислительных систем», направления «Стимулирование закрепления молодежи в сфере науки, образования и высоких технологий». Федеральной Целевой Программы "Научные и научнопедагогические кадры инновационной России" на 2009-2013 годы.

Цель работы - создание Грид-системы, работающей через web-интерфейс, являющейся посредником между пользователями и всеми доступными распределенными вычислительными машинами – узлами..

Методы: Грид-система, работающая через web-интерфейс, является посредником между пользователями и доступными распределенными вычислительными машинами узлами, разрешая пользователям запускать процессы на вычислительных машинах и передавать файлы в обоих направлениях. Обмен информацией между Системой и пользователем происходит по безопасному протоколу HTTPS, а между системой и узлами по протоколу SSH..

Инструментарий: Для пред- и постобработки используются make-файлы формата GNU. Make-файлы содержат цели (файлы и действия), зависимости между ними и инструкции по выполнению. Выполнение действий по обработке происходит запуском команды ‘gmake target’, что, во-первых, обеспечивает прозрачность при выполнении из web-интерфейса и, во-вторых, гарантирует обновление всех необходимых файлов с промежуточными данным, исключая построение ненужных для конкретной цели target файлов, ускоряя процесс обработки. Использование gmake позволяет не тратить силы на разработку соответствующей функциональности и формата описания зависимостей между целями, при этом позволяя экспериментаторам создавать достаточно сложные сценарии пред- и постобработки.

Для запуска вычислительных процессов make-файлы не используются. Все исполняемые файлы, лежащие в папке эксперимента, могут быть запущены без аргументов из web-интерфейса. Если требуются аргументы, то создаётся обертка, читающая их из файлов конфигурации. Это уменьшает число действий, требуемых от пользователя для запуска и, кроме того, делает более ясной схему проводимого эксперимента. На каждый запущенный таким образом процесс Грид-система создаёт файл, хранящий информацию о процессе. STDOUT и STDERR процесса не сохраняются, перенаправить их в файл с нужным названием всегда можно в исполняемом файле (скрипте)..

Выполненные работы:

Моделирование динамики структурных и фазовых переходов в капсуле Вируса Крапчатости Фасоли (ВКФ) под влиянием внешних факторов.

Моделирование натурных экспериментов с белками мономера и олигомера фибриногена.

Моделирование образования белок-белковых комплексов с использованием графических процессоров.

Увеличение вычислительной производительности программного пакета Ускорение и оптимизация алгоритмов генерации случайных чисел, реализованных на графических процессорах (GPU) Структурная организация совместной научной работы групп кафедры вычислительной математики МФТИ, UML Department of Chemistry, Department of Chemistry University of Cincinnati и Department of Bioinformatics and Computational Biology George Mason University.

Тестирование высокопроизводительных вычислительных транспортных моделей второго порядка точности на примере одной из наиболее загруженных магистралей США автострады I-80 в районе залива СанФранциско по данным системы PeMS (http://pems.eecs.berkeley.edu) Разработка и тестирование вычислительного учебного практикума по курсу «Моделирование биологических систем на GPU с использованием динамики Ланжевена»

Разработка и тестирование вычислительного учебного практикума по курсу «Технология CUDA».

10. Разработка и тестирование вычислительного учебного практикума по курсу «Технология OpenCL».

11. Разработка и тестирование вычислительного учебного практикума по курсу «Технология многопоточных вычислений на основе OpenMP и MPI»

12. Разработка и тестирование учебной платформы для проведения летней школы МФТИ по высокопроизводительным вычислениям 6. Участие студентов, аспирантов, докторантов и молодых исследователей, в предметных олимпиадах, конкурсах научных работ и других мероприятиях, проводимых в области науки и техники в рамках Программы Количество молодых исследователей других категорий, чел. 7.1 Количество публикации авторов- членов научного коллектива зарубежных журналах 7.2 Публикации в высокорейтинговых российских и зарубежных журналах за время выполнения этапа 8. Объекты интеллектуальной собственности «Моделировани для организации топологий ИМС е биологических и проведения федерального систем на GPU с обучения института использованием студентов:- промышленной динамики современным собственности Ланжевена» подходам к федеральной Номер и дата регистрации проекта во ВНТИЦ 9. Полученные за отчетный период главные результаты: в виде объектов учета единого реестра результатов научно-технической деятельности (РНТД) 10. Квалификационная деятельность исполнителя Количество докторантов – исполнителей НИР, представивших докторские диссертации в диссертационный совет, чел. (далее пункт получает расшифровку) Количество аспирантов – исполнителей НИР, представивших кандидатские диссертации в диссертационный совет, чел.

(далее пункт получает расшифровку) Перечень диссертации научного коллектива больших биомолекул и Андреевич биомолекулярных систем с использованием графического процессора.

11. Внедрение результатов проекта в образовательную деятельность Другие виды образовательных учебно-методических материалов 12. Выставки, конференции, семинары, и т.д.

мероприятия экспонатов/док мероприятия мероприятия международная научная школа «Высокопроизводит ельные вычисления в GRID-системах для прикладного численного моделирования», - 30 августа 2011, МФТИ, Долгопрудный, Россия.

«Математика.

Компьютер.

Образование», 24 – 29 января 2011, Пущино, Россия.

научная конференция «Математическое моделирование развивающейся экономики и экологии»

(ЭКОМОД-2011), Киров, 27 июня – июля 2011.

Traffic and Granular Flow '11, September - October, 2011, Moscow, Russia.

15. Информационная деятельность