ЛАБОРАТОРИЯ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ

Отчет за 1994 год

В соответствии с решениями Ученого совета ОИЯИ, рекомендациями программно-консультативных комитетов и новой концепцией развития ЛВТА основные усилия коллектива лаборатории в 1994 году были направлены на решение следующих задач:

- обеспечения сотрудников Института современными средствами компьютерной связи и доступа к международным информационным системам;

- обеспечения экспериментальных и теоретических исследований централизованными вычислительными, файловыми и информационными ресурсами;

- обеспечения экспериментальных и теоретических исследований современными средствами информатики, вычислительной физики, математическими методами моделирования, программирования, обработки и анализа данных;

- автоматизации базовых и экспериментальных установок ОИЯИ;

- обработки камерных снимков.

РАЗВИТИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ИНФРАСТРУКТУРЫ ИНСТИТУТА

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

Рис. 1. Центральный
вычислительный
комплекс ОИЯИ

В 1994 году существенно возросла мощность Центрального вычислительного комплекса ОИЯИ за счет приобретения в июле этого года ЭВМ CONVEX 220 и VAX 8800, характеристики которых приведены на рис. 1. Суммарный объем дискового пространства увеличился с 50 до 70 Гбайт.

К концу года общее число зарегистрированных пользователей базовых ЭВМ ЦВК составило 2540, из них кластера ЭВМ CONVEX — 504, VAX-кластера — 935 и ЕС комплекса — 700.

Данные об использовании базовых ЭВМ ЦВК лабораториями Института приведены в таблице.

Таблица. Использование базовых ЭВМ ЦВК подразделениями Института (в часах)

  ЛВТА ЛЯП ЛТФ ЛВЭ ЛСВЭ ЛЯР ЛНФ Прочие Всего
CONVEX-кластер 3028 658 1467 885 794 200 255 32 7319
VAX-кластер 1230 3131 277 2863 443 93 149 394 8580
ЕС-комплекс 4703 1537 328 1412 1283 370 26 11 9724
CDC-6500* 63 3 48 1114 795 215 139 193 2570

* CDC-6500 выводится из эксплуатации в начале 1995 года.

ЕС-комплекс, VAX- и CONVEX-кластеры подключены к локальным сетям ОИЯИ ETHERNET и JINET (Joint Institute NETwork), что обеспечивает следующий сервис: быстрый обмен файлами (FTP), удаленный доступ (telnet), электронная почта (e-mail), просмотр новостей (Usenet news), а также работу пользователей в интерактивном режиме с удаленных терминалов и персональных ЭВМ.

В качестве управляющих машин для поддержки каналов связи и сетевого сервиса используются компьютеры типа SUN SPARC, microVAX, COMPAQ, серверы на базе PC и т.д.

Продолжалось развитие общеинститутской сети ETHERNET с пропускной способностью до 10 Мбит/с (рис. 2). В настоящее время она насчитывает более тысячи пользователей, имеет разветвленную структуру и состоит из ряда сегментов общей длиной около 30 км.

Рис. 2. Схема сети
ETHERNET в ОИЯИ

Программное обеспечение комплекса включает сетевые пакеты, реализующие протоколы DECNET, TCP/IP, Х.25, IPX/SPX; традиционные системы программирования, системы управления базами данных, библиотеки программ и другое прикладное программное обеспечение, широко используемое в физических центрах. Программный комплекс и соответствующая документация поддерживаются на базовых ЭВМ ЦВК и файловых серверах, что обеспечивает их доступность пользователям локальной сети ОИЯИ. На ЭВМ ЦВК также имеются: система баз данных физики частиц PPDS (Particle Physics Data System) и информационная система INIS.

В рамках проекта развития информационного обеспечения ОИЯИ созданы компьютерные сети в научно-технической библиотеке и издательском отделе, состоящие из серверов и комплексов рабочих мест; обеспечен удаленный коллективный доступ к библиографической информации с любого ПК, подключенного к сети ETHERNET (информационно-поисковая система BLESC). В практику издательской деятельности внедряются международные стандарты. Для поддержки этих работ в ЛВТА образована группа технического и сетевого сопровождения и развития инфраструктуры управления Института, НТБ, издательского отдела и УНЦ.

КАНАЛЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ СВЯЗИ ОИЯИ

Рис. 3. Связи ОИЯИ с
международными
компьютерными
сетями

В марте 1994 было завершено сооружение двух спутниковых каналов связи с пропускной способностью до 64 кбит/с. (рис. 3). После ввода их в эксплуатацию объем передаваемых данных вырос более чем на порядок и в настоящее время превышает 5 Гигабайт в месяц.

ДОСТУП К МЕЖДУНАРОДНЫМ ИНФОРМАЦИОННЫМ И РАСПРЕДЕЛЕННЫМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫМ СИСТЕМАМ

Сооружение спутниковых каналов связи позволило приступить к внедрению в ОИЯИ систем доступа к распределенным информационным и вычислительным системам (например, World Wide Web и CONDOR).

Для обеспечения сотрудникам ОИЯИ доступа к разнообразной информации, хранящейся в тысячах баз данных всего мира, в ОИЯИ внедрена система WWW и инсталлирована сеть серверов, на которых идет накопление данных для всех пользователей этой системы. Кроме того, в ОИЯИ инсталлированы еще две информационные системы GOPHER и WAIS.

Система CONDOR создана для того, чтобы предоставить каждому пользователю рабочей станции, включенной в общую компьютерную сеть, по мере необходимости, мощности других, работающих в этой сети компьютеров и временно не занятых основным (или другим) пользователем. Это позволяет одновременно решить две задачи: компьютеры персонального назначения не простаивают и доступные пользователям вычислительные ресурсы существенно увеличиваются без дополнительных инвестиций на их приобретение.

В 1994 году в ЛВТА начаты работы по использованию системы CONDOR, обеспечивающей доступ к вычислительным ресурсам, входящим в эту систему мощных вычислительных центров Европы (NIKHEF-K) и США (Wisconsin Univ.), и с лета 1994 года регулярно проводятся сеансы счета на вычислительных ресурсах этих центров.

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА, АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ И СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ

Рис. 4. Функциональная структура
ЛВТА

Из приведенной на рис. 4 структурной схемы ЛВТА видно, что основная задача названных исследований — обеспечить связь технических и программных ресурсов Центрального вычислительного комплекса ОИЯИ с основными направлениями экспериментальных и теоретических работ, проводимыми в ОИЯИ.

Это — приоритетная деятельность ЛВТА, включающая:

— моделирование ядерно-физических процессов;

— разработку методов моделирования и обработки экспериментальных данных;

— расчеты физических полей;

— разработку методов вычислительной физики;

— расчеты физических систем;

— компьютерную алгебру;

— решение нелинейных динамических уравнений математической физики;

— математическое обеспечение электронных экспериментов.

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ СИСТЕМ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

В области создания и развития программного обеспечения систем обработки экспериментальных данных электронных экспериментов получено следующее:

В результате проведенных совместно с группой ФОБОС (ЛЯР) работ улучшены рабочие характеристики программы ATHENE и расширены ее функциональные возможности, что позволило значительно ускорить процесс обработки данных эксперимента, а также использовать эту программу для квази-on-line мониторинга и предварительной обработки экспериментальных данных.

Программа ATHENE адаптирована для эксперимента CORSET (ЛЯР) и используется для сортировки и анализа данных, полученных на установке в сентябре—октябре 1994 г.

В рамках совершенствования программного обеспечения комплекса сепаратора ГНС (ЛЯР) создана версия программы GNS, работающая на SPARC-station группы ГНС. Эта программа позволяет проводить как off-line, так и квази-on-line мониторинг и предварительный анализ данных, набираемых в ходе экспериментов.

Начаты работы в области автоматизации ускорителей и экспериментальных установок Лаборатории ядерных реакций (У-400, У-400М, КОМБАС).

Для установки ЭКСЧАРМ создан новый вариант системы мониторинга эксперимента. Он использовался в 10-м сеансе набора информации, в ходе которого было зарегистрировано более 230 млн взаимодействий. Создана система обработки данных с производительностью свыше 4 млн событий в неделю на базе ПЭВМ 486/66 с использованием внешней двухуровневой памяти, включающей SCSI-диски и устройство накопления данных типа EXABYTE. В сжатые сроки с ее помощью обработано более 100 млн событий (распознавание, геометрическая реконструкция и формирование DST) с установки ЭКСЧАРМ.

Реализована система массовой обработки данных ПАРИС/ВМ (параллельная расширяемая интегрируемая система на базе кластера виртуальных машин). Эта система является прототипом, моделью разрабатываемой системы обработки данных на базе кластера быстродействующих настольных компьютеров, соединенных локальной сетью ETHERNET.

Разработана программа для моделирования эксперимента по измерению времени жизни -, -атомов на установке DIRAC, создаваемой на ускорителе PS в ЦЕРН. С ее помощью разработана методика калибровки установки.

Создана модель клеточного автомата для распознавания прямолинейных треков в спектрометре DISTO. Разработан алгоритм отбора полезных событий, основанный на идентификации заряженных каонов среди вторичных частиц. На основе применения клеточных автоматов, многослойных перцептронов разработана модель интеллектуального триггера второго уровня для эксперимента DISTO.

Разработаны алгоритмы отбора событий в вершинном детекторе спектрометра МЧС. Отбор событий по множественности и последующая их классификация с помощью многослойного перцептрона позволяют подавить фоновые процессы примерно в 40 раз.

РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ НОВЫХ МЕТОДОВ

В системы обработки экспериментальных данных электронных экспериментов внедряются новые перспективные методики (клеточные автоматы, искусственные нейронные сети, непараметрические методы и т.п.).

На основе реджевской теории каскадирования создана модель высокоэнергетического расщепления ядер, использующаяся для интерпретации экспериментов, проводимых в ЛВЭ и ЛЯП.

Совместно с физиками ЛВЭ в рамках сотрудничества с ЦЕРН разработаны новые алгоритмы и программы для обработки данных с RICH-детектора в эксперименте NA-45.

Завершена разработка алгоритма для оценки параметров двухкомпонентной смеси распределений. Проведен анализ причин сложности и статистической нестабильности оценок параметров смесей распределений, предлагаемых как в предыдущих исследованиях, так и при попытке применения прямоточного перцептрона. Предложен эффективный трехэтапный алгоритм, использующий методы максимального правдоподобия, случайного поиска и оригинальную процедуру покомпонентного разделения выборки из смеси двух распределений.

Разработан метод численного решения краевой задачи для квазилинейного эллиптического дифференциального уравнения второго порядка в неограниченной области на основе метода конечных элементов. Рассчитано трехмерное поле магнита установки ЭКСЧАРМ.

Построено обобщение итерационной схемы метода Ньютона путем дополнительной параметризации нелинейного уравнения на базе метода установления.

На основе параметризации трехмерных нелинейных интегродифференциальных уравнений теории полярона разработан оригинальный метод вычисления и классификации сферически несимметричных решений.

Разработано алгоритмическое и программное обеспечение для численного исследования математической модели кваркония на основе системы уравнений Швингера — Дайсона и Бете — Солпитера. Получены численные решения краевых задач для указанной системы уравнений с различными потенциалами взаимодействия. Предложены некоторые модификации системы уравнений Швингера — Дайсона, позволяющие устранить расходимости интегралов в этой системе. Показано, что в рамках исследуемой модели можно добиться качественного описания экспериментальных данных по измерению характеристик мезонов.

МЕЖДУНАРОДНОЕ СОТРУДНИЧЕСТВО

Рис. 5. Список соглашений
ЛВТА

Работы по развитию информационно-вычислительной инфраструктуры ОИЯИ проводятся совместно с ЦЕРН, институтами Германии и стран-участниц ОИЯИ. На рис.5 приведен список основных соглашений, которые ЛВТА имеет с различными центрами.

В результате сотрудничества с итальянским Национальным институтом ядерной физики (INFN) и Институтом компьютерной инженерии университета в городе Потсдам в ОИЯИ созданы спутниковые каналы связи с Италией и Германией, по которым обеспечивается обмен информацией.

По договору с исследовательским центром Россендорф в обеих организациях поставлена единая трехъязычная (английский, русский, немецкий) система подготовки документов на компьютерах с операционными системами MS DOS и UNIX.

В соответствии с соглашениями с ЦЕРН специалисты ЛВТА полностью обеспечивали адаптацию и поддержку программного обеспечения ЦЕРН для операционных систем MS DOS и LINUX; проводились работы по созданию программно-аппаратной среды, обеспечивающей единый подход в установке, сопровождении, развитии и использовании программного обеспечения персональных компьютеров (проект NICE), и по автоматизации физических установок на основе пакета LabVIEW; при поддержке фирмы DEC изучались возможности нового поколения персональных ЭВМ с 64-разрядными CPU фирмы DEC и нового поколения операционных систем Windows NT для решения задач физики высоких энергий.

Совместно с ЦЕРН ведутся работы по созданию триггера (проект ATLAS) и внедрению технологии CASE.

Совместно с университетами Гейдельберга, Штутгарта, Потсдама, Билефельда и Лейпцига проводились исследования по параллельным вычислительным алгоритмам и применению методов компьютерной алгебры для вычислительной физики. Разработана программа сотрудничества с Немецким обществом математики и обработки данных (GMD).

Совместно со Свободным университетом Берлина предложена и исследована новая струйная модель для описания межкварковых сил в КХД.

В сотрудничестве с университетом Нотгингена проведены расчеты скоростей резонансного образования мезомолекул с учетом квадрупольного взаимодействия.

Совместно с Брюссельским международным институтом физики и химии разработаны алгоритмы и программное обеспечение для нейронных сетей в задачах, связанных с управлением сложными системами, разработаны эффективные алгоритмы исследования особых точек системы трех тел на прямой.

НАУЧНО-ПРИКЛАДНЫЕ РАБОТЫ

Для константного обеспечения работ по электроядерному бридингу и трансмутации радиоактивных отходов разработана стандартная программа, рассчитывающая адрон- и ион-ядерные сечения в области энергий, больших 15 МэВ/нуклон.

РЕЗУЛЬТАТЫ НАУЧНЫХ СОВЕЩАНИЙ

24 — 26 мая 1994 г. в Дубне проходило первое рабочее совещание «CONVEX- METACOMPUTING», организованное ЛВТА и фирмой CONVEX. На совещании была проведена презентация техники и программного обеспечения фирм CONVEX и совместных проектов фирм CONVEX и Hewlett-Packard, прочитаны лекции и доклады по различным аспектам применения компьютеров фирмы CONVEX в научных и учебных заведениях Германии, развитии методов и алгоритмов для параллельной обработки и векторизации. На совещании принято решение об организации инициативной группы по созданию ассоциации пользователей компьютеров фирмы CONVEX в странах СНГ.

2 — 3 июня в Дубне ЛВТА было организовано первое совещание по проблеме электроядерного способа получения энергии и трансмутации радиоактивных отходов. В его работе участвовало свыше 30 специалистов ОИЯИ и ряда других институтов. Итогом работы совещания явилась разработка сотрудниками ЛВТА, ЛЯП, ЛНФ и ЛВЭ предложения об открытии новой темы: «Теоретические и экспериментальные исследования электроядерного способа получения энергии и трансмутации радиоактивных отходов».

В конце июня ЛВТА совместно с Национальным институтом ядерной физики и физики высоких энергий (Амстердам, Голландия) и комитетом ESONE была проведена международная конференция, посвященная вопросам обработки данных в реальном масштабе времени RTD'94. Ее повестка дня охватывала широкий спектр проблем: разработка систем управления экспериментальными установками, технические и программные средства для их создания, современные технологии разработки программного обеспечения, вопросы моделирования систем реального времени, передача и обработка больших объемов данных и т.п.

С 7 по 10 сентября в Дубне проходила научно-практическая конференция CyrTUG-94, организованная ЛВТА при содействии и участии издательства «Мир». Конференция позволила ознакомить сотрудников ОИЯИ с актуальными проблемами использования и развития пакетов ТЕХ и METAFONT, организовать курсы для начинающих, круглые столы разработчиков, консультации, обмен опытом и т.п.

13 — 14 декабря 1994 г. в Дубне проходило рабочее совещание представителей стран-участниц ОИЯИ по подготовке проекта «Организация кооперативного узла компьютерной сети ОИЯИ и институтов стран-участниц». Участники совещания одобрили инициативу ОИЯИ по созданию Проекта, целью которого является организация ЕДИНОГО ИНФОРМАЦИОННОГО ПРОСТРАНСТВА ОИЯИ и институтов стран-участниц на основе сетей INTERNET с центром в ОИЯИ, использующего существующие и вновь создаваемые наземные и спутниковые каналы связи, а также центральные информационные серверы ОИЯИ, локальные информационные серверы участвующих стран и распределенные вычислительные ресурсы участвующих институтов.

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПРОСМОТРОВО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ АППАРАТУРЫ

За 1994 год на сканирующем автомате типа HPD измерено 86,3 тыс. событий, на полуавтоматической системе ПУОС — САМЕТ — 331,5 тыс. треков. На АЭЛТ-2/160 в режиме полутоновых измерений обработано около 4 тыс. «слипшихся» треков.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Pose R. // In: Proceedings of the NATO Advanced Networking Workshop, Golitsyno, Moscow Region, 1994, p.96.
  2. Пузынин И.В. // Тезисы докладов Российской научной конференции «Математические модели нелинейных возбуждений,
    переноса, динамики управления в конденсированных системах и других средах».
  3. Korenkov V. // In: Proceedings of ECUС'94, Krakow, Poland, 1994.
  4. Ершов A.M. // ОИЯИ, P11-94-395, Дубна, 1994.
  5. Амирханов И.В. и др. // Моделирование, 1994, 6, №7, с.57.
  6. Жанлав Т., Пузынин И.В. // ЖВМ и МФ, 1994, 34, 2, с.175.
  7. Акишин П.Г. и др. // ОИЯИ, Р11-94-435, Дубна, 1994.
  8. Tsyganov Yu.S. et al. // In: Workshop on Nuclear Fission and Fission-Product Spectroscopy, Chateau de la Baume, Seyssins, 1994; Abstract Book, p.7.
  9. Бонюшкина А.Ю. и др. // ОИЯИ, Р10-94-363, Дубна, 1994.
  10. Иванов В.В. и др. // ОИЯИ, Р10-94-300, Дубна, 1994.
  11. Иванов В.В. и др. // ОИЯИ, Е11-94-389, Дубна, 1994.
  12. Baginyan S. et al. // Comp.Phys.Commun., 1994, 79, p.165.
  13. Ososkov G. et al. // In: Proceedings of the 6-th Intern. Conference on Phys.Comp., PC'94, European Phys. Society, Geneva, 1994, p.361.
  14. Baginyan S. et al. // JINR, E10-94-328, Dubna, 1994.
  15. Ефимова Т.Г., Ососков Г.А. // ОИЯИ, Е10-94-486, Дубна, 1994.
  16. Барашенков B.C., Полянски А. // ОИЯИ, Р2-94-417, Дубна, 1994.
  17. Жидков Е.П. и др. // ОИЯИ, Р11-94-161, Дубна, 1994.
  18. Жидков Е.П. и др. // ОИЯИ, Р11-94-202, Дубна, 1994.
  19. El-Waged Kh., Uzhinskii // JINR, E2-94-126, Dubna, 1994.
  20. El-Waged Kh., Uzhinskii // JINR, E2-94-380, Dubna, 1994.

В начало