Статья

Название статьи ОРГАНИЗАЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ В ИМИТАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ АВТОНОМНОГО НЕОБИТАЕМОГО ПОДВОДНОГО АППАРАТА
Автор Л.А. Мартынова
Рубрика РАЗДЕЛ III. РАСПРЕДЕЛЕННЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ И СИСТЕМЫ
Месяц, год 11, 2016
Индекс УДК УДК 519.87
DOI 10.18522/2311-3103-2016-11-100112
Аннотация Описана реализация распределенных вычислений при разработке комплексной имитационной модели функционирования автономного необитаемого подводного аппарата. Комплексная имитационная модель формируется из имитационных моделей, воспроизводящих функционирование автономного необитаемого подводного аппарата и его отдельных частей в зависимости от окружающей обстановки - морской среды и наличия других объектов. Имитационные модели отличаются друг от друга особенностями воспроизводимых процессов и степенью детализации. Максимальная степень детализации обеспечивается при буквальном воспроизведении алгоритмов обработки информации в бортовом вычислителе. Однако для большинства задач такая степень детализации является избы-точной, поэтому более целесообразным является использование имитационных моделей, являющихся результатом агрегирования более детальных моделей. В работе рассмотрены различные задачи, связанные с необходимостью моделирования функционирования автономного необитаемого подводного аппарата, и соответствующие им уровни детализации воспроизводимых процессов. При этом решается задача организации взаимодействия от-дельных имитационных моделей в рамках функционирования единой комплексной имитационной модели. Определены требования, которым должна удовлетворять организация взаимодействия между имитационными моделями: независимо, параллельно, синхронно, с универсальным обменом информацией. В качестве решения указанной задачи взаимодействия имитационных моделей предложено использовать распределенные и параллельные вычисления. Для обеспечения их реализации выработаны подходы к их формированию, описаны принципы реализации распределенных вычислений, отмечены положительные стороны их использования. Реализация распределенных и параллельных вычислений привела к ускорению вычислительного процесса за счет параллелизма вычислений, снижению трудозатрат на разработку программ ввиду независимой их разработки, упрощению локализации ошибки, использованию общих баз данных, возможности использования удалено расположенных компьютеров, перераспределению (по возможности) вычислительных ресурсов между компьютерами. Использование распределенных вычислений позволило более эффективно вести отладку отдельных имитационных моделей, существенно сократить время на формирование комплексной имитационной модели, организовать менее затратный вычисли-тельный процесс, оперативно проводить исследования с использованием имитационного моделирования, что, в свою очередь, привело к существенному сокращению машинного времени на проведение численных экспериментов. На конкретных примерах показаны преимущества использования распределенных вычислений при разработке комплексной имитационной модели функционирования автономного необитаемого подводного аппарата.

Скачать в PDF

Ключевые слова Параллельные и распределенные вычисления; имитационная система; имитационная модель; агрегирование; декомпозиция.
Библиографический список 1. Автономные подводные роботы. Системы и технологии / под ред. Агеева М.Д. – М.: Наука, 2005. – 398 с.
2. Инзарцев А.В. и др. Применение автономного необитаемого подводного аппарата для научных исследований в Арктике // Подводные исследования и робототехника. – 2007.
– № 2 (4). – C. 5-14.
3. Гизитдинова М.Р., Кузьмицкий М.А. Мобильные подводные роботы в современной океанографии и гидрофизике // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. – 2010.
– Т. 3, № 1. – С. 4-13.
4. Боженов Ю.А. Использование автономных необитаемых подводных аппаратов для ис-следования Арктики и Антарктики // Фундаментальная и прикладная гидрофизика.
– 2011. – Т. 4, № 1. – С. 4-68.
5. Millar G., Mackay L. Maneuvering under the ice // Sea technology. – 2015. – Vol. 56, No. 4.
– P. 35-38.
6. Илларионов Г.Ю., Сиденко К.С., Бочаров Л.Ю. Угроза из глубины: XXI век. – Хаба-ровск: КГУП "Хабаровская краевая типография", 2011. – 304 с.
7. Белоусов И. Современные и перспективные необитаемые подводные аппараты ВМС США // Зарубежное военное обозрение. – 2013. – № 5. – C. 79-88.
8. Викторов Р.В., Илларионов Г.Ю., Квашнин А.Г. Двойное применение автономных не-обитаемых подводных аппаратов типа "REMUS" // Двойные технологии. – 2010. – № 3. – C. 54-62.
9. Кузьмицкий М.А., Гизитдинова М.Р. Мобильные подводные роботы в решении задач ВМФ: Современные технологии и перспективы // Фундаментальная и прикладная гид-рофизика. – 2011. – T. 4, № 3. – C. 37-48.
10. Косяков М.С. Введение в распределенные вычисления. – СПб.: НИУ ИТМО, 2014. – 155 с.
11. Бродский Ю.И. Модельный синтез и модельно-ориентированное программирование как технология реализации имитационных моделей сложных многокомпонентных систем, с ориентацией на параллельные и распределенные вычисления // Материалы конференции «Имитационное моделирование. Теория и практика». ИММОД-2013. – Казань: Изд-во «Фэн» Академии наук РТ, 2013. – Т. 1. – С.114-118.
12. Бродский Ю.И. Распределенное имитационное моделирование сложных систем. – М.: ВЦ РАН, 2010. – 156 с.
13. Бусленко Н.П. Моделирование сложных систем. – М.: Наука, 1978. – 400 с.
14. Вавилов Д.В. Агрегирование и взаимодействие моделей в программных инструменталь-ных средствах имитационного моделирования // Материалы конференции «Имитационное моделирование. Теория и практика». ИММОД-2007. – C. 38-41.
15. Вавилов Д.В., Рыков В.В. Агрегирование и взаимодействие имитационных моделей // Сб. докладов конференции «Состояние, проблемы и перспективы разработки корабельных информационно-управляющих комплексов». – М.: ФГУП «НПО «Агат», 2005. – C. 38-41.
16. Davis Paul K. Exploratory analysis enabled by multiresolution, multiperspective modeling // Proceedings of the 2000 Winter Simulation Conference. – P. 113-115.
17. Савин Г.И. Системное моделирование сложных процессов. – М.: Фазис: ВЦ РАН, 2000. – 276 с.
18. Chandy K.M., Lamport L. Distributed snapshots: determining global states of distributed sys-tems // ACM Transactions on Computer Systems. – 1985. – No. 3 (1). – P. 63-75. '
19. Chandy K.M. Misra J. The Drinking Philosophers Problem ACM TOPLAS, 6:4. – October 1984. – P. 632-646.
20. Charron-Bost B. Concerning the size of logical clocks in distributed systems // Information Processing Letters. – 1991. – No. 39. – P. 11-16.
21. Charron-Bost В., Tel G., Mattem F. Synchronous, asynchronous, and causally ordered com-munication // Distributed Computing. – 1996. – No. 9 (4). – P. 173-191.
22. Fidge C. Logical time in distributed computing systems // IEEE Computer. – August 1991.
– P. 28-33.
23. Fowler J., Zwaenepoel W. Causal distributed breakpoints // Proceeding: of the 10th International Conference on Distributed Computing System. – 1990. – P. 134-141.
24. Mattern F. Virtual time and global states of distributed systems // Proceedings of die Parallel and Distributed Algorithms Conference. – North-Holland, 1988. – P. 215-226.
25. Raymond K. Tree-based algorithm for distributed mutual exclusion // ACM Transactions on Computer Systems. – 1989. – No. 7. – P. 61-77.
26. Raynal M. A simple taxonomy of distributed mutual exclusion algorithms // Operating Systems Review. – 1991. – No. 25 (2). – P. 47-50.
27. Ricart G., Agrawala A.K. An optimal algorithm for mutual exclusion in computer networks // Communications of die ACM. – 1981. – No. 24 (1). – P. 9-17.

Comments are closed.