Разработка комплекса параллельных программ решения обратных задач гравиметрии и магнитометрии для сеток большой размерности
Автор: Третьяков Андрей Игоревич
Статья в выпуске: 1 т.11, 2022 года.
Бесплатный доступ
В настоящее время важнейшими задачами при исследовании структуры земной коры являются обратные задачи гравиметрии и задачи магнитометрии о нахождении поверхностей раздела сред на основе данных о гравитационном и магнитном поле, измеренном на некоторой площади земной поверхности. В основе методов решения этих задач лежат идеи итеративной регуляризации. После дискретизации эти задачи сводятся к системам нелинейных уравнений большой размерности, решение которых требует большого количества вычислительных ресурсов. Необходимость в повышении точности решения требует дополнительных вычислений, что влечет за собой увеличение времени счета. В работе описывается система удаленных вычислений и интегрированного в нее комплекса программ для графических ускорителей, реализующих наиболее быстрые и экономичные по памяти из разработанных ранее итерационных алгоритмов на основе градиентных методов. Эта система представляет собой веб-портал, являющийся универсальным решением для запуска задач на удаленных кластерах. Важнейшим преимуществом такого портала является его простота использования: при подключении к кластеру для осуществления вычислений более не требуется производить установку дополнительного ПО на самом кластере, также не требуется наличие привилегированной учетной записи для работы с кластером. Все что требуется - действующая учетная запись на исполняемом кластере, остальную работу по коммуникации с центром обработки данных (ЦОД) берет на себя портал. Портал может легко масштабироваться при росте количества пользователей, которые могут загружать необходимые алгоритмы и выполнять вычисления с помощью ЦОД.
Обратная задача гравиметрии, обратная задача магнитометрии, веб-портал
Короткий адрес: https://sciup.org/147237443
IDR: 147237443 | УДК: 519.642.6,
Development of the parallel programs complex for solving the inverse gravimetric and magnetometry problems for large grids
The most important problems in studying of the structure of the earth’s crust are the inverse problems of gravimetry and the problems of magnetometry. The problem is in finding interfaces between layers with different constant densities using known gravitational data. The methods for solving these problems are based on the ideas of iterative regularization. After discretization, these are reduced to systems of nonlinear functions of large dimensions. The need to improve the accuracy of the results of solving problems entails an increase in the computation time. The paper describes a remote computing system and an integrated program complex for graphics accelerators that implement the fastest and most memory-efficient algorithms developed earlier and based on gradient methods. The remote computing system considered in the work is a web portal that is a universal solution for launching tasks on remote clusters. The most important advantage of the portal is the simplicity of its use: when connecting to a cluster to carry out calculations, you no longer need to install additional software on the cluster itself, and you do not need a privileged account to work with the cluster. All that is required is a valid account on the remote cluster, the rest of the work on communication with the data processing center (DPC) is taken over by the portal. The portal can easily scale with the growth of the number of users who can download the necessary algorithms and perform calculations using the data center.
Список литературы Разработка комплекса параллельных программ решения обратных задач гравиметрии и магнитометрии для сеток большой размерности
- Нумеров Б.В. Интерпретация гравитационных наблюдений в случае одной контактной поверхности // Докл. АН CCCF. 1930. № 21. С. 569-574.
- Малкин Н.Р. О решении обратной магнитометрической задачи для случая одной контактной поверхности (случай пластообразно залегающих масс) // Докл. АН СССР. Сер. А. 1931. № 9. С. 232-235.
- Bakushinskiy A., Goncharsky A. Ill-posed problems: theory and applications. Springer Science & Business Media, 1994. DOI: 10.1007/978-94-011-1026-6.
- Акимова E.H., Мисилов B.E., Скурыдина А.Ф., Третьяков А.И. Градиентные методы решения структурных обратных задач гравиметрии и магнитометрии на суперкомпьютере «Уран» // Вычислительные методы и программирование. 2015. Т. 16, № 1. С. 155-164. DOI: 10.26089/NumMet.vl6rll6.
- Akimova E.N., Misilov V.E., Tretyakov A.I. Optimized algorithms for solving structural inverse gravimetry and magnetometry problems on GPUs // Parallel Computational Technologies. Vol. 753. Springer, 2017. P. 144-155. Communications in Computer and Information Science. DOI: 10.1007/978-3-319-67035-5_ll.
- Akimova E.N., Misilov V.E., Tretyakov A.I. Modified Componentwise Gradient Method for Solving Structural Magnetic Inverse Problem // Parallel Computational Technologies. Vol. 910. Springer, 2018. P. 162-173. Communications in Computer and Information Science. DOI: 10.1007/978-3-319-99673-8_12.
- Akimova E.N., Misilov V.E., Tretyakov A.I. Using Multicore and Graphics Processors to Solve the Structural Inverse Gravimetry Problem in a Two-Layer Medium by Means of a-Processes // Parallel Computational Technologies. Vol. 1063. Springer, 2019. P. 285-296. Communications in Computer and Information Science. DOI: 10.1007/978-3-030-28163-2_20.
- Васин В.В. Основы теории некорректных задач. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2020. 313 с.
- Акимова Е.Н., Гемайдинов Д.В. Параллельные алгоритмы решения обратной задачи гравиметрии и организация удаленного взаимодействия между МВС-1000 и пользователем // Вычислительные методы и программирование. 2008. Т. 9. С. 129-140.
- Акимова Е.Н., Белоусов Д.В., Мисилов В.Е. Алгоритмы решения обратных геофизических задач на многопроцессорных вычислительных системах // Сибирский журнал вычислительной математики. 2013. Т. 16, № 2. С. 107-121.
- Akimova E.N., Misilov V.E., Skurydina A.F., Martyshko M.P. Specialized web portal for solving problems on multiprocessor computing systems // CEUR Workshop Proceedings. 2015. Vol. 1513. P. 123-129.
- Tsidaev A. .NET Library for Seamless Remote Execution of Supercomputing Software // CEUR-WS. 2017. Vol. 1990. P. 79-83.
- Kuklin E., Pravdin S. A Web-based System for Launching Large Experiment Series on Supercomputers // CEUR-WS. 2018. Vol. 2281. P. 136-145.
- Erwin D.W. UNICORE — a grid computing environment // Concurrency and Computation: Practice and Experience. 2002. Vol. 14. P. 1395-1410. DOI: 10.1002/cpe.691.
- Grosch A., Waldmann M., Gobbert J.H., Lintermann A. A Web-Based Service Portal to Steer Numerical Simulations on High-Performance Computers / / 8th European Medical and Biological Engineering Conference. Vol. 80. Springer, 2020. P. 57-65. DOI: 10.1007/978-3-030-64610-3_8.
- Cruz F.A., Dabin A.J., Dorsch J.P., et al. FirecREST: a RESTful API to HPC systems // IEEE/ACM International Workshop on Interoperability of Supercomputing and Cloud Technologies (SuperCompCloud). 2020. P. 21-26. DOI: 10.1109/SuperCompCloud51944.2020.00009.
- Cholia S., Skinner D., Boverhof J. NEWT: A RESTful service for building High Performance Computing web applications // Gateway Computing Environments Workshop (GCE). 2010. P. 1-11. DOI: 10.1109/GCE.2010.5676125.
- Шванк О.А., Люстих E.H. Интерпретация гравитационных наблюдений. Л.: Гостопте-хиздат, 1947. 400 с.
- Introduction to ASP.NET Core Blazor. Microsoft. 2021. URL: https: //docs .microsoft. com/en-us/aspnet/core/blazor (дата обращения: 29.10.2021).
- Документация по ASP.NET. Microsoft. 2021. URL: https: //docs.microsoft. com/ru-ru/ aspnet/core (дата обращения: 29.10.2021).
- Entity Framework Core. Microsoft. 2021 URL: https://docs.microsoft.com/ru-ru/ef/ core (дата обращения: 29.10.2021).
