|
Георгій ПАРАСКА,
проректор з наукової роботи
Хмельницького національного
університету
Усвідомлення передових тенденцій сприяло широкому розвитку та застосуванню у Хмельницькому національному університеті новітніх комп'ютерних технологій. Це дало змогу підвищити науковий рівень професорсько-викладацького складу. Найбільшими осередками розвитку обчислювальних технологій є наукові центри університету, зокрема: Інформаційно-комп'ютерний центр, Центр паралельних обчислень, Центр Solid Works.
Інформаційно-комп'ютерний центр відповідає за технічну реалізацію інформаційного забезпечення навчально-наукового процесу. Сьогодні комп'ютерна мережа університету охоплює усі сім навчальних корпусів і п'ять гуртожитків, підключених до оптоволоконних ліній зв'язку. У навчально-науковому процесі використовується близько 2 000 комп'ютерів, а з них майже 1 500 зареєстровано в комп'ютерній мережі, що має доступ до Інтернету. У мережі університету встановлено більш ніж 30 високопотужних серверів різного призначення. В інформаційно-комп'ютерному центрі проводяться дослідження з використання технології NVIDIA CUDA для виконання високопродуктивних паралельних розрахунків задач лінійної алгебри. Застосовуються графічні процесори NVIDIA GeForce GTX 460. 480. що використовують 400 процесорних ядер.
Локальна мережа університету побудована за топологією "зірка", в центрі якої встановлені 1000 Мбітні комутатори. Оптоволоконний зв'язок між всіма навчальними корпусами та бібліотечним корпусом виконаний за 1-Гбітною технологією. До мережі університету підключено читальні зали п'ятьох гуртожитків. Сьогодні в університеті функціонує два інтернет-провайдери: провайдер URAN (наземний канал, оптоволокно) з пропускною здатністю 190 Мбіт/с: провайдер Хмельницькінфоком (наземний канал, оптоволокно) з пропускною здатністю 150 Мбіт/с.
Доступ до Інтернету здійснюється через Ргохі- і NAT-сервера і забезпечується комп'ютерним центром. У лабораторіях встановлені сучасні комп'ютери на базі процесорів Pentium, Celeron, Duron. Athlon, Alpha. Студенти навчають ся працювати з мовами програмування, операційними системами, виконують складні графічні креслення з використанням сучасних графічних пакетів програм, отримують навички роботи в мережах, зокрема Internet, Intranet. Комп'ютерний центр надає техніку для виконання наукових робіт (за дач, пов'язаних з моделюванням процесів методом кінцевих елементів тощо); телеконференцій on-line, програмного забезпечення, послуг електронної пошти і видавничої діяльності.
Основними напрямами наукової діяльності Центру паралельних обчислень є: розробка програмного забезпечення для паралельних обчислень, гібридних обчислювальних систем: впровадження класичних і гібридних суперкомп'ютерних технологій: реалізація системи розподіленого доступу до гібридних кластерів: реалізація комплексного програмно-архітектурного рішення CUDA; перенос обчислювальних задач сторонніх організацій на паралельні архітектури; оптимізація коду для обчислювальних задач та його адаптація для розподілених систем; навчання і консультування з програмування паралельних процесів, середовища CUDA; науково-дослідна діяльність.
Паралельні обчислення застосовуються багато років, але інтерес до них зріс останнім часом через фізичні обмеження, що унеможливлюють подальше зростання частоти. Оскільки енергоспоживання (виділення тепла) комп'ютерів є важливим питанням в останні роки, паралельні обчислення стали домінуючою парадигмою в комп'ютерній архітектурі, в основному у вигляді багатоядерних процесорів, особливо з розвитком гібридних систем на CPU (центральний процесор) і GPU (графічний процесор).
Обчислення на GPU, або GPGPU (англ. General-Purpose computing on Graphics Processing Units) виражаються у використанні GPU для універсальних обчислень в галузі науки та проектування. GPU-обчислення представлені сумісним використанням CPU і GPU в гетерогенній моделі обчислень. Стандартна частина програми виконується на CPU. а більш вимоглива до обчислень частина обробляється з GPU-прискоренням. З точки зору користувача програма працює швидше, оскільки вона використовує високу продуктивність GPU для підвищення загальної швидкодії.
GPGPU є останньою тенденцією в галузі комп'ютерних наукових досліджень. Графічні процесори є співпроцесорами, добре оптимізованими для обробки комп’ютерної графіки та математичної обробки великої кількості даних паралельно. Обробка комп'ютерної графіки - це поле діяльності, де переважають операції паралельної обробки даних - зокрема, матричні операції лінійної алгебри.
Команда центру працює в напрямі застосування GPGPU-моделі для розрахунків з фізики твердих тіл, динаміки рідин та газів, пошуку глобального оптимуму для задач оптимального проектування систем або визначення оптимальних законів керування, біомедицини, біоінформатики, аналітики великих обсягів даних тощо. Для досягнення поставлених цілей Центр паралельних обчислень постійно співпрацює з інститутами НАН України та іншими науковими організаціями. Одна з них - НРС Advisory Council - єдина екосистема, що включає користувачів найбільших світових суперкомп'ютерних центрів, кращих у галузі виробників апаратного обладнання і програмних продуктів з усіх сегментів ринку High Performance Computing.
Для цього застосовуються власні інструменти, що розроблялися у Хмельницькому національному університеті, зокрема Impact - програмний комплекс для нелінійного динамічного аналізу методом кінцевих елементів. Він застосовується для виконання інженерного аналізу і допоможе розв'язати багато проблем у галузі проектування міцних та легких конструкцій, модифікації тих виробів, які вже випускаються. Сьогодні програмний комплекс Impact використовується у більш ніж 60 тисячах копій у наукових, навчальних, конструкторсько-технологічних центрах.
За підсумками світового рейтингу 2011 року Тор 25 Open Source Software Apps for Engineers, програмний комплекс Impact знаходиться на дев'ятій позиції, а серед систем чисельного аналізу посідає другу. Популярність використання зумовлена значними функціональними можливостями та великим спектром науково-практичних завдань, що дозволяє вирішувати система. Програма розроблена з використанням мови Java і може бути використана в різних операційних системах.
Програмний комплекс Impact дозволяє вирішувати наступні завдання: контактні просторові: руйнування та формування; частотний аналіз: задачі з великими переміщеннями; розрахунок динамічних моделей з пружних, не пружних і твердих тіл. Він розрахований для роботи на персональному комп'ютері, а також передбачає його використання в кластерній системі, що базується на технології розподілених розрахунків Remote Method Invocation (RMI) на базі бібліотеки JavaParty. Ця технологія створення кластера розроблена з використанням мови Java і дозволяє створювати кластер під різні операційні системи.
Центр SolidWorks створено у листопаді 2009 року завдяки домовленості з американською стороною. Всеукраїнським центром SolidWorks проведено офіційну сертифікацію за програмою CSWA для студентів та науково-педагогічних працівників інших навчальних закладів України. Нині сертифікацію SolidWorks пройшли вже 25 студентів і викладачів з інших ВНЗ.
Аспіранти університету використовують Solid Works при виконанні наукових досліджень, зокрема для моделювання технічних систем і проведення обчислювального експерименту. Сьогодні захищена одна докторська і три кандидатські за спеціальністю "Машинознавство", у яких використовувалася система SolidWorks. а також розрахунковий модуль SolidWorks Motion (кінематика та динаміка технічних систем). З іншими науковими напрямами і розробками із застосуванням комп'ютерних технологій можна ознайомитися на головному сайті Хмельницького національного університету у розділі "Наукова діяльність".
За роки свого становлення Хмельницький національний університет створив сучасну науково-технічну базу, тут працює потужний науково-педагогічний колектив. Але це тільки початок. Перед науковцями університету стоїть стратегічна наукова задача - вийти на рівень сучасних європейських вищих навчальних закладів.
|