Поточна версія на 14:43, 25 липня 2017

pis M.

Відділ теорії комп’ютерних обчислень

Один із науково-дослідних відділів Інституту програмних систем НАН України.

Зав. відділу д.ф.-м.н., професор Дорошенко А.Ю.
У відділі працюють 15 співробітників, з них 1 доктор наук (Дорошенко Анатолій Юхимович), 3 кандидати наук (серед яких: Ігнатенко Олексій Петрович).

Основний напрям робіт – моделі комп’ютерних систем, формальні методи програмування, паралельне програмування і високопродуктивні обчислення.

Основні напрями наукової діяльності відділу:

• розробка та дослідження теоретичних моделей комп’ютерних обчислень з основних напрямків досліджень ІПС НАНУ;
• дослідження та розробка застосувань побудованих теоретичних моделей у перспективних ділянках систем високопродуктивної обробки даних та паралельних обчислень.

Наукова діяльність відділу пов’язана з розробкою моделей, формальних методів та програмних засобів на основі алгебро-алгоритмічного підходу для автоматизації програмування обчислювальних систем паралельної дії, що включають мультипроцесорні платформи різної архітектури, а також застосуванням розроблених засобів при створенні експериментальних прикладних систем у галузі автоматизації наукових досліджень, зокрема, при розв’язуванні задач метеорологічного прогнозування.

Дослідження, що проводяться у відділі, беруть свій початок від фундаментальних робіт В.М. Глушкова, Г.О. Цейтліна та К.Л. Ющенко з розробки систем алгоритмічних алгебр (САА) та досліджень Летичевського О.А. з алгебраїчного програмування, що ґрунтується на переписуванні термів. САА стали прототипом напрямку алгебраїчної алгоритміки, розробленого д.т.н., проф. Г.О. Цейтліним, який був провідним співробітником відділу з 2005 по 2013 рік. Специфічною рисою алгебри алгоритміки є формалізація процесів проектування та синтезу (збирання) алгоритмів і програм. Ці об’єкти проектуються в термінах регулярних схем — алгебраїчних подань в САА. Запропоновано теорію клонів, у термінах якої формалізуються основні парадигми сучасного програмування й аспекти формування різних предметних областей. На САА ґрунтуються розроблені завідувачем відділу д.ф.-м.н., проф. А.Ю. Дорошенко алгебро-динамічні моделі високопродуктивної паралельної обробки, в основу яких покладено алгебру алгоритмів і теорію дискретних динамічних систем.

Найважливіші фундаментальні та прикладні результати:

• розроблені алгебро-алгоритмічні та алгебро-динамічні моделі послідовних і паралельних програм для широкого набору мультипроцесорних платформ (багатоядерних процесорів, графічних прискорювачів та обчислювальних кластерів), що дозволяють виконувати формалізоване проектування програм та їх трансформацію з використанням переписувальних правил;
• розроблено нові засоби опису паралельних алгоритмів в рамках алгебри алгоритмів з даними для класу інформаційно-управляючих систем;
• побудовані формальні моделі для автоматичної програмної оптимізації на основі використання розширеного поняття дискретної динамічної системи;
• на основі побудованих алгебро-алгоритмічних моделей та методів розроблено програмні інструментарії: “Інтегрований інструментарій Проектування та Синтезу програм” (ІПС) та “Онлайновий Діалоговий конструктор Синтаксично Правильних програм” (ОДСП), призначені для автоматизації побудови схем алгоритмів, поданих в САА, і генерації програм для різних предметних областей (зокрема, метеорологічного прогнозування); інструментальну систему TuningGenie, призначену для автоматичного самоналаштовування (автотюнінгу) паралельних програм на цільові платформи, яка ґрунтується на трансформації програмного коду на основі використання переписувальних правил; інструментальне середовище gpusim, призначене для імітаційного моделювання високопродуктивних паралельних застосувань для гетерогенних обчислювальних систем з графічними прискорювачами;
• розроблені засоби застосовані для створення нових чисельних методів та моделей розпаралелювання обчислень для розв’язання задач метеорологічного прогнозування, що дозволяють підвищити якість регіонального прогнозу погоди;
• створені програмні засоби високопродуктивних паралельних обчислень для розв’язання метеорологічних задач впроваджені в Українському гідрометеорологічному інституті Міністерства надзвичайних ситуацій України та НАН України.

Загалом, співробітниками відділу опубліковано понад 100 наукових праць, серед яких 5 монографій.

Нині співробітниками відділу виконуються такі теми:

з фундаментальних досліджень:

III-1-17 – Розроблення алгебро-алгоритмічних методів, технологій та засобів автоматизації паралельного програмування для неоднорідних та Cloud-платформ (науковий керівник д.ф.-м.н., професор Дорошенко І.).
Строки виконання: 2017-2021
Керівник проекту д.ф.-м.н., професор Дорошенко А.Ю.)
Виконавці: к.ф.-м.н. Жереб К.А., к.ф.-м.н.Ігнатенко О.П., к.ф.-м.н. Яценко О.А.

з прикладних досліджень:

III-8-16 – Застосування методів автоматизації проектування для розробки високопродуктивних програм обробки наукових даних на Cloud-платформах (науковий Керівник роботи д.ф.-м.н., професор Дорошенко А.Ю.)
Строки виконання: 2016-2018
Виконавці: к.ф.-м.н. Жереб К.А., к.ф.-м.н. Ігнатенко О.П., к.ф.-м.н. Яценко О.А.