Разработка базы активных знаний для задачи численного моделирования релятивистских гидродинамических потоков на основе реализации RHydroBox3D
Статья: Разработка базы активных знаний для задачи численного моделирования релятивистских гидродинамических потоков на основе реализации RHydroBox3D
Статья в выпуске: 3 т.15, 2026 года.
Бесплатный доступ
В работе рассматривается автоматизация конструирования эффективных параллельных программ на основе концепции активных знаний на примере задачи численного моделирования релятивистских гидродинамических потоков. Разработка эффективных параллельных программ является сложной задачей, так как для этого требуется специальная квалификация в области системного программирования. Для снижения трудоемкости разработки параллельных программ с получением приемлемой эффективности развивается направление автоматического конструирования параллельных программ. В общей постановке задача автоматического конструирования эффективных параллельных программ является алгоритмически труднорешаемой, поэтому для разных предметных областей рассматривается частная постановка. Концепция активных знаний является подходом для автоматического конструирования параллельных программ, на основе которого возможно конструировать эффективные параллельные программы в разных предметных областях. Это достигается за счет разработки для каждой рассматриваемой предметной области соответствующей базы активных знаний — частичного формального описания предметной области. Такое описание может использоваться системой активных знаний (например, системой LuNA) для непосредственного конструирования программ. В работе рассматривается разработка базы активных знаний для задачи численного моделирования релятивистских гидродинамических потоков. Проводится анализ существующих реализаций решения задачи, на основе которых конструируется база активных знаний. В нее включаются операции, переменные и специальная информация, которые позволяют решать задачу с помощью одномерной декомпозиции с разбиением сетки на разное количество доменов при разных конфигурациях вычислительной системы. Полученная база активных знаний была реализована в системе LuNA. Проведено сравнение эффективности полученных программ на основе базы активных знаний с существующими реализациями, в частности, с исходной реализацией на языке Fortran. На основе полученных результатов можно сказать, что программы, сконструированные на основе базы активных знаний, обладают качеством не хуже, чем Fortran-реализация, при этом база активных знаний предоставляет формальное описание задачи.
Короткий адрес: https://sciup.org/147255446
IDS: 147255446 | УДК: 004.4’24 | DOI: 10.14529/cmse260304
Active Knowledge Base Construction for Numerical Simulation of Relativistic Hydrodynamic Flows Based on RHydroBox3D Code
This paper considers the p’blem of automatic construction of efficient parallel programs based on the active knowledge concept for the case study of numerical simulation of relativistic hydrodynamic flows. Development of efficient parallel programs is a challenging task, as it requires specific expertise in system programming. Automatic construction of parallel programs aims to simplify the development of parallel programs with reasonable efficiency. The problem of automatic construction of efficient parallel programs in its general form is algorithmically hard; therefore, it is addressed in specialized ways for various subject areas. The active knowledge concept is a methodology for automatic construction of parallel programs, which enables the construction of efficient parallel programs in particular subject areas. This is achieved by constructing active knowledge bases for the subject areas. Active knowledge base is a partial formal description of a subject area, which can be used by an active knowledge system (e.g. LuNA system) to construct programs. This paper presents the development of an active knowledge base for numerical simulation of relativistic hydrodynamic flows. Based on the analysis of existing implementations that was conducted, the active knowledge base is constructed. It includes operations, variables and specific information, all of which allow solving the problem using 1D domain decomposition with variable number of domains on various configurations of computing systems. The active knowledge base was implemented in the LuNA system. A comparison of the efficiency was carried out between the automatically constructed program and existing implementations, in particular, the original implementation using Fortran. The automatically constructed program appeared to be of no worse quality than the Fortran implementation.
