В докладе будет представлен разработанный метод расчета волновых сейсмических полей на основе комбинирования сеточных методов решения системы уравнений динамической теории упругости с методами машинного обучения для повышения эффективности и ускорения моделирования данных сейсмических наблюдений. Используется нейронная сеть NDM-net (Numerical dispersion mitigation neural network) для подавления численных ошибок в сейсмических данных, отвечающих двумерным и псевдо-трёхмерным моделям изотропной упругой среды. Разработана методика выбора оптимального набора положений источников для формирования обучающей выборки. Рассматривается применение разработанного алгоритма для сейсмического мониторинга захоронения CO2. При использовании NDM-net подавляется как численная дисперсия, так и численной ошибки при возмущении скоростной модели среды. При этом вычислительное время уменьшается более чем в 6 раз в двумерном случае и в 12 раз в трёхмерном.

В работе представлен архитектурно-ориентированный многоуровневый метод проектирования эффективных параллельных алгоритмов и программ для численного моделирования физических процессов. Метод объединяет комплексный анализ ресурсов параллелизма, архитектурно-зависимые стратегии оптимизации и имитационную оценку масштабируемости, обеспечивая системный подход к адаптации численных методов под современные архитектуры. Его апробация проведена на примере трёхмерного моделирования сейсмических волновых полей с разработкой программного комплекса, реализующего иерархическую схему распараллеливания, асинхронный обмен данными и оптимизированное использование вычислительных ресурсов CPU и GPU. Проведённые численные эксперименты подтвердили высокую производительность и масштабируемость предложенных решений. Разработанный комплекс применён для моделирования волновых полей в сейсмогеологических моделях Эльбрусского вулканического центра, продемонстрировав потенциал метода для исследования и мониторинга геофизических процессов.

Доклад является представлением кандидатской диссертации Представленная система распределённых вычислений на основе мобильных устройств объединяет архитектуру типа клиент-сервер и существующие современные технические и архитектурные решения, в том числе подход, основанный на проблемно-ориентированной модели выполнения задач (Task-Based Execution Model). Важной особенностью разработанной системы является аналитическая оценка масштабируемости для гетерогенных систем распределённых мобильных вычислений. Валидация разработанной системы распределенных вычислений проводилась на задачах вычислительной физики, химии и компьютерной графики: · обратная трассировка лучей (задача с большим объемом возвращаемых данных и значительным временем счета); · одномерная гидродинамическая постановка задачи столкновения белых карликов (характеризуется очень малым объемом передаваемых и принимаемых данных и варьируемым небольшим временем расчета задачи); · задача ядерного горения углерода (помимо малого объема передаваемых и принимаемых данных характеризуется значительным временем счета); · моделирование взаимодействия релятивистского ветра с облаком с использованием адаптивных сеток (показана возможность с помощью разработанной вычислительной системы реализовать сеточные методы). Оценка масштабируемости экспериментально обоснована на малом числе мобильных устройств и с помощью имитационной модели на числе устройств суммарной пета- и экзафлопсной производительности.

Прогресс в науке и бизнесе порождает неутолимый спрос на увеличение количества вычислительных ресурсов. Параллельное программирование –– это отличный способ для разработчиков ускорить работу своих приложений. В докладе будут представлены принципы написания высокопроизводительных ядер CUDA для графических процессоров NVIDIA. Рассмотрены основные аспекты архитектуры GPU и информация о выполнении SIMT, схемы доступа к глобальной и общей памяти, загруженность GPU и выявление узких мест. Также будут рассмотрены способы увеличения пропускной способности памяти за счет выравнивания обращений к памяти, стратегии повышения параллелизма в приложениях за счет улучшения параллелизма на уровне инструкций (ILP) и параллелизма на уровне потоков (TLP), ключевые техники скрытия задержек и максимизации общей пропускной способности программ на CUDA.

Доклад является представлением кандидатской диссертации. Представленный программный комплекс позволяет рассчитывать системы СДУ с осциллирующим решением как на ПК так и на супер-ЭВМ. Особенностью комплекса являются новые частотные характеристики, позволяющие получать новую информацию о поведении осциллирующего решения СДУ. Разработаны программные модули, при помощи которых исследовалось влияние случайных шумов на свойства и поведение различных нелинейных систем СДУ. Будет продемонстрирован численный анализ: * уравнения линейного осциллятора; * уравнения Ван-дер-Поля; * аттракторов Лоренца, Рёсслера; * несколько уравнений химических реакций; * уравнения движения заряженной частицы в магнитном поле; * уравнения связанных осцилляторов. В рамках численного анализа удалось проанализировать влияние шумов на свойства численного решения, выявить закономерности между интенсивностью внутреннего и внешнего шума и изменением рассматриваемых свойств. Проведен численный анализ математической модели практически важной задачи удержания заряженной частицы в магнитной ловушке.

В докладе будет представлен обзор современных и перспективных суперкомпьютерных архитектур как отечественного, так и иностранного производства. Также будет представлен обзор современных задач астрофизики и физики плазмы по материалам отечественных и зарубежных конференций второй половины 2024 года.

В докладе будет кратко рассказано о современном статусе космической обсерватории Миллиметрон и о научных задачах данной миссии в области астрофизики черных дыр. В частности, будут рассмотрены задачи наблюдения фотонных колец черных дыр, двойных черных дыр и кротовых нор.