Care HPS: высокопроизводительный инструмент для параллельного и распределенного агентного моделирования
Исследователи из автономного университета Барселоны разработали инструмент для распараллеливания агент-ориентированных моделей – Care HPS (High Performance Simulation), позволяющий в автоматическом режиме решать задачи распределения выполняемого кода, балансировки вычислительной нагрузки, связи и синхронизации. Ниже кратко описывается предлагаемый фреймворк, а также приводятся результаты экспериментов.
D-MASON: масштабируемая распределенная среда построения агент-ориентированных моделей
В статье исследователей из университета Салерно (Италия) рассматривается распределенная версия пакета MASON, разработанная в университете Джорджа Мейсона (США) для реализации программного кода агент-ориентированных моделей в распределенной среде – D-MASON. Большинство разработчиков агентных моделей в первую очередь являются специалистами в определенных предметных областях, а их программистские навыки зачастую ограничиваются знаниями специализированных высокоуровневых пакетов, и в этой связи постоянно растет запрос на системы автоматического распараллеливания программного кода без его переработки, сильно упрощающие построение высокопроизводительных приложений. Ранее мы уже описывали подобного рода фреймворки – RepastHPC, Pandora, Polaris и др., а здесь рассмотрим особенности пакета D-MASON, среди которых – эффективное разделение моделируемого пространства (двух и трехмерного), новый механизм согласованности памяти, интеграция с облачными сервисами. Дистрибутив, подробная документация, учебные пособия и прочие материалы можно скачать здесь.
Симулятор поведения толпы с использованием агентного подхода, клеточных автоматов и высокопроизводительных параллельных вычислений
В работе ученых научно-технического университета г. Краков (AGH University of Science and Technology) рассматривается симулятор, построенный на базе агентного подхода, позволяющий имитировать поведение толпы на различных объектах – от небольших помещений до крупных центров притяжения большого количества людей (стадионов, высотных зданий и т.д.). Использование клеточных автоматов в качестве основы для пространственного распределения агентов позволяет эффективно распараллеливать программный код.
Третье совещание рабочей группы стран БРИКС по информационно-коммуникационным технологиям и высокопроизводительным вычислениям
Третье совещание рабочей группы стран БРИКС по информационно-коммуникационным технологиям (ИКТ) и высокопроизводительным вычислениям прошло с 13 по 15 мая 2019 года в технологическом парке Итайпу (Фос-ду-Игуасу, Бразилия). Заседание проходило под председательством профессора Аугусто Гадельха (Augusto Gadelha) из Бразильской лаборатории научных вычислений, и в нем приняли участие 22 участника из пяти стран БРИКС.
Имитация ядерной атаки на мегаполисы США с использованием агент-ориентированного подхода
Разработка ученых из Политехнического университета Виргинии и университета штата Виргиния (Biocomplexity Institute at Virginia Polytechnic Institute and State University (Virginia Tech)) направлена количественную оценку отдельных параметров Сценария национального реагирования #1 (National Response Scenario Number One) – плана федерального правительства Соединенных Штатов на ядерную атаку. Это один из пятнадцати сценариев, разработанных Министерством внутренней безопасности США (United States Department of Homeland Security) и связанных с национальной системой реагирования (National Response Framework) в которой подробно описываются действия при возникновении чрезвычайных ситуаций. В сценарии #1 наиболее вероятной предполагается атака на крупнейшие города США (Нью-Йорк, Лос-Анджелес и др.) с использованием ядерных зарядов, перемещаемых с помощью подходящих транспортных средств (фургон, внедорожник и т.п.), позволяющих доставить их в центр города и взорвать.
POLARIS: программная платформа для построения транспортных симуляторов на базе агент-ориентированного подхода
В Аргоннской национальной лаборатории (национальный исследовательский центр Министерства энергетики США) разработано программное обеспечение для построения агент-ориентированных моделей, в основном используемых для симуляции транспортных потоков.
Основные утилиты разработанного пакета: (1) модуль, отвечающий за параллельную обработку событий; (2) модуль, реализующий межпроцессный обмен; (3) библиотека для визуализации; (4) библиотека для ввода-вывода данных и др.
Молекулярное моделирование с использованием высокопроизводительных вычислений и агент-ориентированных моделей
Агент-ориентированный подход становится все популярнее при изучении клеточных систем, но в то же время их сложность требует использования соответствующих инструментов, построенных с использованием высокопроизводительных вычислений.
В работе исследователей из университета Виго (Universidad de Vigo, Испания) и университета Минью (Universidade do Minho, Португалия) рассматривается последовательный и параллельный алгоритмы применительно к трехмерному моделированию отдельных молекул в сложных структурах с использованием агентного подхода. Разработанные подходы позволяют определять расположение молекул с достаточно высокой точностью и, таким образом, выявлять возможные критические состояния изучаемых объектов. Кроме этого, эти подходы реализованы в рамках кроссплатформенного приложения, что обеспечивает возможность построения трехмерных моделей на любой аппаратной платформе и операционной системе. По результатам расчетов, в том числе было выявлено, что параллельные версии моделей демонстрируют высокую производительность при работе с большим числом агентов, а последовательные – для малых и средних групп.
Разработчики отдельно отмечают, что обозначенные подходы могут быть использованы при построении агент-ориентированных моделей для исследования других предметных областей (в частности, социальных и экономических систем).
Платформа для моделирования городской мобильности на основе агент-ориентированного подхода, геоинформационных и суперкомпьютерных технологий
В совместной работе исследователей университета им. Иоганна Кеплера в Линце (Австрия), Лондонского университета (Великобритания), высшей технической школы Ингольштадта (Германия) и университета Бахри (Исламабад, Пакистан) рассматривается программная платформа для моделирования городской мобильности на основе агент-ориентированного подхода, геоинформационных и суперкомпьютерных технологий. Разработчики использовали реальную растровую карту небольшого города в Центральной Европе с очень высоким разрешением, преобразованную в мелкозернистую (1.25 м2) двумерную решетку. Соответствующий клеточный автомат связывает перемещающихся агентов с их жизненным пространством. Вместе с тем, учитывая масштаб моделируемого объекта, техническая реализация модели практически невозможна без использования параллельных вычислений.
Первая встреча рабочей группы стран БРИКС в сфере ИКТ и высокопроизводительных вычислений
В университете Гуанчжоу (Guangzhou University, China), а также на базе Aloft Guangzhou University Park с 23 по 26 апреля 2017 года прошла первая встреча рабочей группы стран БРИКС и форум по инновационному сотрудничеству в сфере информационно-коммуникационных технологий и высокопроизводительных вычислений (The First BRICS Working Group Meeting and Innovation Collaboration Forum on Information Technology and Communication and High-Performance Computing).
Стратегия синхронизации асинхронных операций для параллельных крупномасштабных агент-ориентированных транспортных симуляций
Исследователи из Наньянского технологического университета (Nanyang Technological University, Сингапур) отмечают, что крупномасштабные агент-ориентированные модели являются одним из самых перспективных инструментов для решения проблем современных мегаполисов, связанных с транспортными заторами и высокой плотностью проживающего населения. Однако симуляции, проводимые с использованием таких моделей весьма ресурсоемкие, что вызывает необходимость их параллелизации. По мнению разработчиков, наиболее эффективным способом распараллеливания агент-ориентированных транспортных симуляторов является декомпозиция моделируемого пространства на субрегионы. Агенты каждого из них вычисляются соответствующими логическими процессами (Logical Processes, LP), которые необходимо синхронизировать для целостности взаимозависимых данных. В описываемой ниже работе для синхронизации распределенных вычислений используются методы барьерной синхронизации, при которой выполнение программы разделяется барьерами на несколько этапов. Также авторы приводят оригинальную стратегию консервативной синхронизации асинхронных операций, названную стратегией «взаимного назначения» (Mutual Appointment, MA). MA позволяет повысить эффективность барьерной синхронизации и разрешает логическим процессам взаимодействовать непосредственно друг с другом. Упомянутые методы нашли воплощение в параллельном агент-ориентированном транспортном симуляторе SEMSim, использующем реальные данные. Эксперименты показали, что MA позволяет увеличить эффективность параллельных вычислений, а стратегия ослабленного взаимного назначения (Relaxed Mutual Appointment, RMA) совершенствует MA за счет существенного снижения сообщений при синхронизации.
