А.А. Корякин, С.А. Кукушкин
Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет РАН, Санкт-Петербург, Россия, СПбО МСЦ РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Санкт-Петербург, Россия, Институт проблем машиноведения Российской академии наук, Санкт-Петербург, Россия
Аннотация: Изучены процессы диффузии элементов группы 3 и 5 в частице катализатора при росте нитевидных нанокристаллов (ННК) A3B5 по механизму пар-кристалл-кристалл. Рассмотрен случай формирования золото-каталитических ННК InAs на подложке InAs(111). Вычислены профили концентрации индия и мышьяка в объеме частицы катализатора. Обнаружено, что на скорость роста островков A3B5 влияют диффузионные потоки индия как в объеме, так и на границе раздела катализатор-ННК. Однако, диффузия мышьяка происходит преимущественно в тонком диффузионном слое вблизи границы раздела катализатор-ННК. Фактором, лимитирующим рост островков A3B5, является транспорт частиц группы 5 на границе диффузионного слоя и газовой фазы.
Ключвые слова: нитевидные нанокристаллы, нуклеация, полупроводники
Ю.А.Куракин СПбО МСЦ РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН и ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Аннотация: Представлена математическая модель и результаты расчётов гетерогенного течения расплава минерального сырья в пористой среде. С помощью модели исследовались процессы в коксовой плавильной печи-вагранке. Рассмотрены процессы, определяющие конечную температуру расплава на выходе из печи. Изучено влияние на температуру расплава изменения режима работы печи, в частности, содержания кокса в шихте и температуры подаваемого в печь дутьевого воздуха.
Ключевые слова: численное моделирование, течение жидкости через пористую среду, плавильная печь для минерального сырья.
А.А. Колеватов, Ю.М. Штейнберг, А.К. Пономарев, А.Г. Дяченко, Д.В. Солопов
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россмя
Аннотация: В статье рассматриваются вопросы влияния технологии гидродинамических исследований на результаты интерпретации. Приводится пример исследования, регистрировавшегося в условиях влияния ствола скважины, а также вероятные фильтрационно-емкостные свойства, которые могли иметь место в случае применения технического устройства исключающего влияние ствола скважины. Рассматриваются различия в величинах фильтрационно- емкостных свойств.
Ключевые слова: гидродинамические исследования, двойная проницаемость, влияние ствола скважины, забойный штуцер-отсекатель.
И.В. Афанаскин, С.Г. Вольпин, Ю.М. Штейнберг
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: Рассмотрены особенности интерпретации гидродинамических исследований скважин методом двух режимов по моделям двойной пористости и двойной проницаемости. Приведены соответствующие математические модели. Получены две приближенные формулы для связи специальных параметров модели двойной проницаемости. Предложена приближенная формула для связи общего скин-фактора и скин-факторов пропластков для модели двойной проницаемости. Рассматриваемые модели успешно апробированы на синтетических кривых забойного давления.
Ключевые слова: гидродинамические исследования скважин, метод двух режимов, модель двойной пористости, модель двойной проницаемости.
С.Г. Вольпин, И.В. Афанаскин, В.А. Юдин
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: Настоящая статья посвящена детализированному описанию авторского комплексного подхода для оценки фильтрационной значимости макро- и меганарушений, выделенных по данным геофизических исследований. Проанализирована возможность применения гидродинамических методов исследования скважин и пластов для определения фильтрационной структуры и параметров дизъюнктивных нарушений на нефтяных залежах по данным: гидропрослушивания, применения трассерного метода и ГДИС.
Ключевые слова: геофизические исследования скважин (ГИС), гидродинамические исследования скважин (ГДИС), кривая восстановления давления (КВД), гидропрослушивание, трассерные исследования.
Н.П. Ефимова, А.К. Пономарев, Ю.М. Штейнберг, Д.В. Солопов
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: В статье рассматриваются вопросы применимости трассерных (индикаторных) исследований для определения гидродинамических свойств пластов в межскважинном пространстве. Перечислены теоретические подходы и практические аспекты проведения и интерпретации трассерных исследований для разных условий.
Ключевые слова: трассерные исследования, фильтрационно-емкостные свойства, нефтяное месторождение.
А. С. Чернышев, А. А. Шмидт
СПбО МСЦ РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Санкт-Петербург, Россия
Аннотация: В работе представлены результаты численного исследования течения полидисперсной пузырьковой среды. Математическое моделирование основано на эйлерово-эйлеровском подходе к описанию многофазных сред. Учет полидисперсности пузырьков осуществляется при помощи дискретной модели MUltiple SIze Group (MUSIG), в рамках которой непрерывное распределение пузырей по размерам представляется конечным набором классов, каждый из которых монодисперсен. Анализируется влияние количества выделенных классов на такие параметры потока, как скорость несущей фазы, объемная доля пузырей, удельная площадь межфазной поверхности и изменение функции распределения в потоке.
Ключевые слова: Многофазные среды, пузырьковые течения, эйлеровско- эйлеровское описание, полидисперсность, численное моделирование, многоклассовая модель MUSIG.
В. Г. Редько
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: В статье анализируются возможности формирования и использования внутренних моделей автономными агентами. Под автономным агентом понимается модельный организм. Подчеркивается важность анализа таких внутренних моделей. Рассматриваются процесс формирования и использования внутренней модели для конкретного примера, основанного на биологическом эксперименте по новокаледонским воронам. В этом случае внутренняя модель представляет собой базу знаний. База знаний - это таблица, характеризующая причинные связи между событиями во внешней среде и действиями агента. Используя базу знаний, агент формирует план целенаправленного поведения. Обсуждаются перспективы будущего анализа более совершенных внутренних моделей автономных агентов.
Ключевые слова: автономный агент, причинные связи, предсказания, внутренняя модель, база знаний.
Б.М.Шабанов, П.Н.Телегин, А.П.Овсянников, А.В.Баранов, А.И.Тихомиров, Д.С.Ляховец
Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия, ФГУП "НИИ "Квант", Москва, Россия
Аннотация: В статье рассмотрены вопросы построения системы управления заданиями распределённой сети суперкомпьютерных научных центров. Авторами предлагается децентрализованная схема управления, основанная на асинхронном взаимодействии коллектива равноправных диспетчеров через глобальную очередь заданий. Рассмотрена практическая реализация глобальной очереди на базе распределённой СУБД Elasticsearch, предложены подходы к обеспечению защищённого доступа к распределённой базе данных и организации безопасного копирования исходных данных заданий между различными суперкомпьютерными центрами.
Ключевые слова: суперкомпьютерный центр, распределённая система управления заданиями, Elasticsearch, планирование заданий, очередь заданий.
Н.А. Крылов, Д.Е. Нольде, П.Н. Телегин, Р.Г. Ефремов, Б.М. Шабанов
МСЦ РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия, ФГБНУ Институт биоорганической химии имени академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН Москва, Россия, ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: Проведено исследование производительности 2-х алгоритмов обработки результатов молекулярной динамики (МД): расчета радиальной функции распределения (RDF) и расчета энергии на современных вычислительных платформах. Показано, что оба алгоритма эффективно распараллеливаются как на системах с общей памятью, так и на кластерах с распределенной памятью. Для обработки результатов МД систем среднего размера эффективность распараллеливания расчета RDF близка к 1 в диапазоне до 100 ядер, а при расчете энергии - до 500 ядер. Показано, что при расчете энергии при небольшом числе ядер выгоднее использовать параллелизацию по индексам атомов, а при большом числе ядер - по объему.
Ключевые слова: молекулярная динамика, параллельные вычисления, высокопроизводительные кластеры, MPI, OpenMP, энергия невалентных взаимодействий, радиальная функция распределения.
А.В.Баранов, А.П.Овсянников, Б.М.Шабанов
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия, Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: В статье рассматриваются вопросы организации аутентификации и авторизации в распределенной сети суперкомпьютерных центров. Авторами предлагают использовать механизмы федеративной аутентификации, обеспечивающей единую учетную запись пользователя, поддерживаемой его организацией-работодателем. Предложен метод реализации федеративной авторизации на основе подтверждении публичного ssh-ключа пользователя через браузер. Метод позволяет использовать широко распространенные стандартные решения на основе открытого ПО Shibboleth и SimpleSAMLphp и сочетать механизм федеративной аутентификации с традиционными методами и средствами доступа к суперкомпьютерам, основанными на протоколе ssh.
Ключевые слова: удостоверяющая федерация, федеративная аутентификация, SAML, суперкомпьютерный центр, СКЦ, распределенная сеть суперкомпьютерных центров.
Г.И.Савин, П.Н.Телегин, А.В.Баранов, А.С.Шитик
Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия, Московский физико-технический институт (государственный университет), Москва, Россия
Аннотация: Одним из ключевых методов повышения эффективности использования вычислительных ресурсов является применение технологии контейнерной виртуализации. В отношении организации высокопроизводительных вычислений контейнерная виртуализация позволяет с минимальными накладными расходами решить проблему бинарной переносимости пользовательских заданий между различными суперкомпьютерными установками. Статья посвящена поиску и выбору способов и средств, позволяющих сформировать суперкомпьютерное задание в виде контейнера Docker с произвольным содержимым, определяемым пользователем. В статье приведены методика и рекомендации по формированию образа контейнера задания, рассмотрены вопросы информационной безопасности при представлении заданий в виде контейнеров.
Ключевые слова: контейнерная виртуализация, высокопроизводительные вычисления, суперкомпьютер, Docker, системы управления заданиями, информационная безопасность, СУППЗ.
А.В.Баранов, С.А.Лещев, Д.С.Ляховец
Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия, ФГУП "НИИ "Квант", Москва, Россия
Аннотация: В статье рассматривается задача повышения эффективности использования вычислительных ресурсов суперкомпьютерных систем за счёт уменьшения их фрагментации. Причиной фрагментации является неделимость вычислительного модуля суперкомпьютера при планировании пользовательских заданий и, как следствие, - неполная загрузка выделенных заданию процессорных ядер. Одним из способов уменьшения фрагментации является формирования пакетов заданий. В статье приводится обзор существующих способов формирования пакетов заданий, предложен алгоритм формирования пакетов заданий и представлены предварительные оценки эффективности предложенного алгоритма.
Ключевые слова: планирование заданий, фрагментация вычислительных ресурсов, пакетирование заданий, суперкомпьютер.
Ф.А.Аникеев, А.В.Баранов, Ф.С.Зайцев, Е.А.Киселёв, С.А.Лещев
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия, Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: В статье рассматривается оптимальный подход к построению надёжной вычислительной инфраструктуры для виртуальной учебной лаборатории. Созданная виртуальная лаборатория успешно апробирована на Межфакультетской кафедре высокопроизводительных вычислений МГУ имени М.В. Ломоносова для эффективного обучения студентов параллельному программированию. Виртуальная инфраструктура лаборатории построена на основе программной платформы виртуализации Proxmox VE, свободно распространяемой в открытых исходных текстах. В статье рассмотрена методика создания виртуальной инфраструктуры, выделены ключевые моменты в подготовке и настройке виртуальной среды и виртуальных машин. Предложенный подход реализован на базе суперкомпьютера МВС-10П МП Petastream Межведомственного суперкомпьютерного центра - филиала НИИСИ РАН.
Ключевые слова: виртуальная инфраструктура, параллельное программирование, Proxmox VE, суперкомпьютер.
Ю. Н. Морин
Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: В статье рассматриваются методы организации передачи мультимодальных данных в условиях ограниченных каналов связи. Подробно рассматривается метод передачи мультимодальных данных с использование кеширующих ретрансляторов.
Ключевые слова: поток, мультимодальные данные, сеть доставки.
Ю.М. Лазутин
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: В работе описывается технологическое программное обеспечение, используемое в отечественных программно-аппаратных комплексах на базе коммуникационной среды RapidIO для загрузки исполняемых образов ОС РВ Багет в процессорные элементы комплекса и для контроля целостности ПО на этапе эксплуатации. Загрузчик использует подготовленную заранее схему распределения исполняемых образов по процессорным элементам.
Ключевые слова: ОС РВ Багет, RapidIO, загрузка многопроцессорного вычислительного комплекса, контроль целостности программного обеспечения
А.И. Грюнталь, К.Г. Нархов, А.М. Щегольков
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: В статье рассматривается возможность использования библиотеки мониторинга для контроля выполнения и отладки прикладных программ для программируемых логических контроллеров (ПЛК). Использование библиотеки мониторинга для ПЛК требует поддержки специальных типов языка программирования Structured Text (ST) стандарта IEC61131-3 на уровне средств приема-передачи команд, входящих в состав библиотеки мониторинга. В данной статье рассмотрены варианты расширения функциональных возможностей библиотеки мониторинга, а также предложены решения, реализующие средства отладки прикладных программ.
Ключевые слова: контролируемое выполнение, исключительная ситуация, исключение, библиотека мониторинга, многопоточная программа, поток управления, сигнал, операционная система реального времени, многопроцессорная система.
А.И. Грюнталь, К.Г. Нархов, А.М. Щегольков
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: Статья посвящена вопросам реализации средств визуализации параметров состояния многопоточной прикладной программы в среде операционной системы реального времени, функционирующей на многопроцессорной вычислительной системе. В данной статье рассмотрены варианты расширения функциональных возможностей библиотеки мониторинга, а также предложены решения, реализующие средства отладки прикладных программ в интерактивном режиме.
Ключевые слова: контролируемое выполнение, библиотека мониторинга, многопоточная программа, поток управления, очередь сообщений, сигнал, операционная система реального времени, многопроцессорная система, отладка.
Н.Д. Байков, А.Н. Годунов
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: В работе изучается целесообразность исполнения хранящегося во флэш-памяти (вместо оперативной памяти в условиях её дефицита) программного кода. Предлагается способ оценки снижения производительности в худшем случае. На его основе проводится анализ результатов для нескольких отечественных процессорных модулей, предназначенных для эксплуатации в экстремальных условиях.
Ключевые слова: ОСРВ Багет, масштабирование, конфигурирование, производительность, флэш-память, оперативная память.
К.А. Пшеничный, С.А.Сидоров
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: В статье приведены основные понятия доверенных вычислений и доверенной загрузки как элементов предотвращения несанкционированного доступа к данным, умышленного или неумышленного их повреждения. Кратко описаны методы и средства доверенной загрузки, а также технические решения для средств доверенной загрузки, реализуемые в процессорах КОМДИВ.
Ключевые слова: доверенная загрузка, внутреннее программное обеспечение, система на кристалле, архитектура КОМДИВ.
С.И.Бабкин, С.И.Волков, А.С.Новоселов, С.В.Румянцев
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: Исследованы характеристики высокотемпературных высоковольтных LDMOS транзисторов, изготовленных на КНИ структуре, в диапазоне накопленной дозы ионизирующего излучения до 600 кРад.. Показано, что транзисторы сохраняют свою работоспособность при максимальной дозе в 600кРад. Напряжение пробоя n-канальных LDMOS транзисторов увеличивается с набором дозы от 38 до 43В. Сдвиг порогового напряжения n-канальных LDMOS транзисторов составляет около 50мВ на 100 кРад, p-канальных LDMOS транзисторов составляет около 100 мВ на 100 кРад. Пороговое напряжение донного (паразитного) n-канального LDMOS транзистора составило 10В при максимальной дозе в 600 кРад.
Ключевые слова: LDMOS, КНИ, высоковольтный транзистор, высокая температура, накопленная доза.
Н.О.Бесшапошников, А.Г.Кушниренко, А.Г.Леонов, К.А.Прокин
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия, ФГБОУ ВО "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова: механико-математический факультет", Москва, Россия и ФГБОУ ВО "Московский педагогический государственный университет", Москва, Россия
Аннотация: В настоящее время большое внимание уделяется цифровизации образования и, в частности, цифровой школе. В рамках этого движения существенная часть образовательного процесса трансформируется в электронную форму, с возможностью использования дистанционного доступа к цифровым образовательным ресурсам. Управление образовательным процессом, в частности, контрольные опросы и олимпиады также проводятся с использованием цифровой среды, в автоматическом режиме. Эта статья посвящена некоторым вопросам построения надежной отказоустойчивой базовой цифровой системы для проведения олимпиад. Рассмотрены известные решения в этой области. Предложен набор компонент и основные алгоритмы функционирования открытой отказоустойчивой системы. Рассмотрены вопросы масштабируемости и устойчивости к высоким нагрузкам.
Ключевые слова: программирование, фреймворк, кластер, олимпиада.
Н.О.Бесшапошников, К.А. Мащенко, А.Е. Орловский
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: Школьный и пропедевтический курсы по информатике, использующие соответственно школьный алгоритмический язык и язык Пикто базируются на педагогических программных средствах КуМир и ПиктоМир. Ученики изучают предмет, создавая алгоритмы для управления широким спектром программных исполнителей и роботов. При этом каждый программный исполнитель системы КуМир фактически представляют собой отдельный программный модуль, методы подключения которого к КуМир фиксированы и описаны в открытых источниках. Таким образом, педагоги- инноваторы могут самостоятельно проектировать и создавать новые программные исполнители к системе КуМир и использовать их в своей педагогической практике. В статье описан аналогичный подход к созданию программных исполнителей в системе ПиктоМир. Приведены унифицированные методы подключения вновь создаваемых программных исполнителей и роботов.
Ключевые слова: программные исполнители, модульность, ПиктоМир, КуМир, алгоритмика.
А.Г. Леонов, Ю.А. Первин
ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия, ФГБОУ ВО "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова: механико-математический факультет", Москва, Россия и ФГБОУ ВО "Московский педагогический государственный университет", Москва, Россия
Аннотация: В настоящее время все более актуальным является процесс понижения возраста учащихся для первого знакомства с основами алгоритмизации и программирования. Этот закономерный процесс предвосхитили великие ученые современности в области информатики и естественно-научных дисциплин. Однако, понижение возраста начала изучения основных понятий программирования нужно осуществлять вдумчиво и последовательно. Обучение основам алгоритмизации и программирования должно происходить как непрерывный процесс, начиная от знакомства с множествами предметов в дошкольные образовательные учрежденья до высших образовательных организаций. В старшей школе и в университетах обучение программированию должно происходить с получением обучаемым глубоких фундаментальных знаний в области математики и смежных естественно-научных дисциплин. В статье приводится опыт работы со студентами МГУ им. М.В. Ломоносова и МПГУ, на примере решения олимпиадных школьных и университетских задач по программированию с использованием систем КуМир и Роботор. Авторы предлагают рассмотреть подходы к конструированию исполнителей с аналогичным функционалом в системе ПиктоМир, открывающей двери в мир пропедевтического курс информатики. Предлагается методика подготовки к решению таких задач и для проведения олимпиад по информатике в начальной школе с использованием системы ПиктоМир. Олимпиады по информатике на заданиях с математическим наполнением и командные турниры в рамках дистанционного обучения усиливают межпредметные связи и мотивируют детей к освоению сквозного курса школьной информатики. Основной вывод из параллельного формирования знаний и навыков в области информатики и информационных коммуникационных технологий: к ним разумно приступать не в университете и общеобразовательных учреждениях, а в более раннем возрасте - в пропедевтическом курсе.
Ключевые слова: информатика, олимпиадные задачи по программированию, Роботор, Робот, ПиктоМир, начальная школа, профильные классы, алгоритм, программа, язык пограммирования.
Н.Е. Каленов, С.А. Кириллов, И.Н. Соболевская, А.Н. Сотников
Межведомственный суперкомпьютерный центр РАН - филиал ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН, Москва, Россия
Аннотация: В статье описано состояние электронной библиотеки "Научное наследие России" (ЭБ ННР) на конец ноября 2018 года. Средствами электронной библиотеки обеспечивается интеграция разнородных материалов, в том числе электронных копий объектов библиотечного, архивного и музейного хранения, представленных в виде текстов, графических образов, аудио-видео объектов. В работе приведен принцип формирования фондов ЭБ ННР. Показана структура метаданных по каждому виду отражаемых в Библиотеке объектов. Описана работа по развитию ЭБ ННР. Предложена статическая информация о ресурсах ЭБ ННР. Описаны также размещенные на сайте ЭБ ННР мультимедийные ресурсы - оцифрованные фрагменты научных фильмов и 3D-модели музейных экспонатов. Проведен анализ востребованности ресурсов ЭБ ННР.
Ключевые слова: электронная библиотека, Научное наследие России, 3D-модель, музейный объект, виртуальная выставка.