Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком
Для автоматизации процесса исследования свойств математических моделей задач и процесса создания алгоритмов и программ решения с параллельной организацией вычислений в качестве нового направления использованы знаниеориенированные, или интеллектуальные компьютеры. Институтом кибернетики им. В.М. Г...
Saved in:
| Date: | 2009 |
|---|---|
| Main Authors: | , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України
2009
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7796 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком / И.Н. Молчанов, В.И. Мова, В.А. Стрюченко // Штучний інтелект. — 2009. — № 1. — С. 94-98. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859840090812973056 |
|---|---|
| author | Молчанов, И.Н. Мова, В.И. Стрюченко, В.А. |
| author_facet | Молчанов, И.Н. Мова, В.И. Стрюченко, В.А. |
| citation_txt | Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком / И.Н. Молчанов, В.И. Мова, В.А. Стрюченко // Штучний інтелект. — 2009. — № 1. — С. 94-98. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Для автоматизации процесса исследования свойств математических моделей задач и процесса
создания алгоритмов и программ решения с параллельной организацией вычислений в качестве
нового направления использованы знаниеориенированные, или интеллектуальные компьютеры. Институтом
кибернетики им. В.М. Глушкова НАНУ и Государственным научно-производственным предприятием
«Электронмаш» (г. Киев, Украина) реализовано его техническое решение с использованием «кластерной»
технологии, разработано семейство интеллектуальных рабочих станций Инпарком. Приведены преимущества
интеллектуальных компьютеров и области их использования.
Для автоматизації процесу дослідження властивостей математичних моделей завдань і процесу створення
алгоритмів і програм вирішення з паралельною організацією обчислень як нове направлення використані
знаннєорієнтовані, або інтелектуальні комп’ютери. Інститутом кібернетики ім. В.М. Глушкова НАНУ
і Державним науково-виробничим підприємством «Электронмаш» (м. Київ, Україна) реалізовано його
технічне рішення з використанням «кластерної» технології, розроблено сім’ю інтелектуальних робочих
станцій Інпарком. Наведені переваги інтелектуальних комп’ютерів і сфери їх використання.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:36:17Z |
| format | Article |
| fulltext |
«Искусственный интеллект» 1’2009 94
2М
УДК 004.382.6
И.Н. Молчанов, В.И. Мова, В.А. Стрюченко
Государственное научно-производственное предприятие «Электронмаш», г. Киев,
Украина
Знаниеориентированные интеллектуальные
рабочие станции Инпарком
Для автоматизации процесса исследования свойств математических моделей задач и процесса
создания алгоритмов и программ решения с параллельной организацией вычислений в качестве
нового направления использованы знаниеориенированные, или интеллектуальные компьютеры. Институтом
кибернетики им. В.М. Глушкова НАНУ и Государственным научно-производственным предприятием
«Электронмаш» (г. Киев, Украина) реализовано его техническое решение с использованием «кластерной»
технологии, разработано семейство интеллектуальных рабочих станций Инпарком. Приведены преимущества
интеллектуальных компьютеров и области их использования.
Решение научно-технических задач обеспечивает научно-технический прогресс
общества. 40 % различных типов суперкомпьютеров используются в промышленности,
30 % – в науке. Именно они осуществляют технологический прорыв в будущее, созда-
вая энерго- и ресурсосберегающие технологии, объекты и сооружения. Современные
суперкомпьютеры реализуют параллельно обработку информации и насчитывают в
своем составе от нескольких сот до двухсот тысяч микропроцессоров. Использование
суперкомпьютеров требует создания программ параллельных вычислений, способных
организовать одновременно работу всех микропроцессоров и при этом минимизировать
обмены между ними. Создание методов решения и программ с параллельной органи-
зацией вычислений требует высочайшей квалификации и опыта работ с суперком-
пьютерами, стоимость которых составляет от нескольких десятков миллионов до
нескольких сотен миллионов долларов.
Вместе с тем для решения задач науки и инженерии используются десятки
миллионов однопроцессорных персональных компьютеров и имеются сотни миллионов
людей, овладевших как методами решения задач на однопроцессорных персональных
компьютерах, так и программированием таких задач. Но уже сейчас ряд задач науки
и инженерии требует для своего решения нескольких суток на персональных ком-
пьютерах, а подготовка к постановке задач на суперкомпьютерах занимает значительное
время – от одного года до двух лет, а решаться такие задачи на суперкомпьютерах
будут в течение нескольких минут. Подготовка параллельных программ требует но-
вых навыков пользователя для работы с параллельными суперкомпьютерами.
Так как повышение производительности однопроцессорных компьютеров за счет
тактовой частоты достигло своего предела, то это повышение уже идет за счет распа-
раллеливания вычислений в одном процессоре. Появились с 2006 года так называемые
двухядерные микропроцессоры, а с 2007 года – четырехядерные процессоры фирм
Intel и AMD. В дальнейшем число ядер в процессорах будет расти, и тогда разра-
ботчикам алгоритмов и программ необходимо будет овладеть распараллеливанием
вычислений и программ.
Отметим, что использование традиционного программного обеспечения, разрабо-
танного для одноядерных процессоров на многоядерных компьютерах, даст несущест-
Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком
«Штучний інтелект» 1’2009 95
2М
венный выигрыш во времени решения. Фактически ставится задача переработки
существующего традиционного программного обеспечения для многоядерных компью-
теров.
В связи с ростом размерности возникающих научно-технических задач возни-
кает потребность в автоматизации процесса исследования свойств математических
моделей задач и процесса создания алгоритмов и программ решения с параллельной
организацией вычислений.
Таким образом, возникает новое требование к компьютерам, решающих научно-
технические задачи, а именно, компьютер по заданной исходной информации о матема-
тической модели задачи должен исследовать свойства машинной задачи и на основании
этих знаний о свойствах автоматически разработать алгоритм и программу решения
задачи, решать задачу и оценить ее достоверность. Компьютеры, которые автомати-
чески получают знания о свойствах машинных моделей задач и на основании этих
знаний строят алгоритмы и программы решения, будем называть знаниеориентиро-
ванными, или интеллектуальными компьютерами [1], [2].
Заполнить нишу, образовавшуюся между суперкомпьютерами и персональны-
ми компьютерами, призвано семейство интеллектуальных рабочих станций Инпар-
ком (8-, 16-, 32-, 64-, 128-, 256-ядерные рабочие станции).
Таким образом, каждый пользователь в своем подразделении может получить
интеллектуальную рабочую станцию с параллельной организацией вычислений, на
котором он приобретет навыки работы с параллельным компьютером, может решить
ряд научно-технических задач, которые уже переросли по объему переработки инфор-
мации персональные компьютеры, но еще не требуют решения на суперкомпьютерах, а
также подготовить и отладить программу параллельных вычислений для суперкомпью-
теров, если объем переработки информации превышает возможности рабочей станции.
Интеллектуальный параллельный компьютер для исследования и решения науч-
но-технических задач – это компьютер, структура и архитектура которого, а также
операционная среда поддерживают интеллектуальное программное обеспечение.
Под интеллектуальным программным обеспечением решения класса научно-техни-
ческих задач будем понимать комплекс программных средств, позволяющих на
языке предметной области сформулировать в компьютере задачу; автоматически
исследовать свойства машинной модели задачи с приближенно заданными исходны-
ми данными; в соответствии с выявленными свойствами и учетом математических и
технических характеристик компьютера определить необходимое для решения задачи
число процессоров и построить алгоритм решения и вычислительную схему; сфор-
мулировать топологию из процессоров MIMD-компьютера для решения задачи с
возможно минимальными затратами машинного времени; синтезировать под эту конфи-
гурацию программу параллельных вычислений; решить задачу; оценить достоверность
полученного компьютерного решения (его близость к математическому) и дать оценку
наследственной погрешности в решении математической задачи; визуализировать
результаты решения на языке предметной области.
Интеллектуальный компьютер после завершения исследования и решения задач
может выдавать машинное решение задач с оценкой его достоверности, информацию
об исследованиях в компьютере свойствах решаемых задач с приближенно заданными
исходными данными, протокол вычислительного процесса, включающем информа-
цию об используемых алгоритмах и программах, а также о топологии, примененной
для решения задачи.
Институтом кибернетики им. В.М. Глушкова НАНУ и Государственным научно-
производственным предприятием «Электронмаш» (г. Киев, Украина), с использованием
«кластерной» технологии, разработано семейство интеллектуальных рабочих станций
Молчанов И.Н., Мова В.И., Стрюченко В.А.
«Искусственный интеллект» 1’2009 96
2М
Инпарком (табл. 1), структура и архитектура, а также операционная среда которых
поддерживают интеллектуальное программное обеспечение.
Таблица 1 – Характеристики интеллектуальных компьютеров
Название Инпарком 8 Инпарком
32
Инпарком
64
Инпарком
128
Инпар-
ком 256
Процессоры Xeon
Quad-Core
Xeon
Quad-Core
Xeon
Quad-Core
Xeon
Quad-
Core
Xeon
Quad-
Core
Количество
узлов/процессоров/ ядер 1 / 2 / 8 4 / 8 / 32 8 / 16 / 64 16 / 32 /
128
32/ 64/
256
Пиковая
производительность,
GFlops
50 – 100 200 – 380 400 – 770 800 – 1500 1600 –
3000
Производительность на
LINPACK, GFlops 40 – 80 150 – 290 300 – 580 600 –1130 1200 –
2200
Оперативная память, Gb 16 64 128 256 512
Дисковая память, Tb 0.5 1 2 4 8
Емкость дискового
хранилища, Tb – – от 1 от 2 от 4
Так, в интеллектуальную рабочую станцию Инпарком входит:
хост-система, состоящая из хост-компьютеров (Хеоn Quad-Core GHz, 64 bit длина
машинного слова, 8 Gbyte оперативной памяти, 72 Gbyte памяти на дисках каждый);
обрабатывающая часть, включающая вычислительные узлы (Хеоn Quad-Core GHz,
64 bit длина машинного слова, 2 Gbyte оперативной памяти, 36 Gbyte памяти на дис-
ках каждый);
дисковое хранилище (от 1 Tb и выше);
коммуникационная среда, состоящая из Gigabit Ethernet; Infiniband и гиперкуба.
Хост-система осуществляет управление использованием многопроцессорного
вычислительного ресурса, общесистемный мониторинг, общение с терминальными
сетями пользователей, визуализацию результатов решения задачи и реализацию той
части процесса вычислений и обработки данных, которая не распараллеливается
(«плохо» распараллеливается). Хост-система с внешним оборудованием может вхо-
дить в локальную или глобальную сеть.
Обрабатывающая часть, осуществляющая решение задачи с параллельной орга-
низацией вычислений, представляет собой однородную масштабируемую структуру,
состоящую из множества высокопроизводительных процессоров (с собственной опера-
тивной и дисковой памятью), объединенных коммуникационной средой межпроцессор-
ного взаимодействия.
Программное обеспечение интеллектуального компьютера предусматривает три
уровня:
операционная среда, поддерживающая интеллектуальное программное обеспечение;
интеллектуальное численное программное обеспечение для исследования и решения
задач вычислительной математики с приближенно заданными исходными данными;
интеллектуальное прикладное программное обеспечение.
Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком
«Штучний інтелект» 1’2009 97
2М
Программная реализация интеллектуального программного обеспечения осуществ-
лялась на основе концепции знаний [3-5]. Его разработка основана на синтезе основ-
ных достижений в области модульного программирования, баз данных, баз знаний и
опирается на развитые методы работы со знаниями: их представлением, хранением,
обработкой, получением новых знаний и т.д. На основе знаний о предметной об-
ласти по каждому классу задач, о модели пользователя и модели общения, а также
знаний о машинной модели задачи и погрешности в задании исходных данных интел-
лектуальное программное обеспечение вырабатывает знания о свойствах машинной
модели задачи, принимает решение об оптимальном количестве процессоров и
эффективной топологии компьютере. С учетом этой информации автоматически
выбирается алгоритм решения и синтезируется программа, реализующая алгоритм.
Решение задачи осуществляется с анализом получаемых компьютерных результатов.
Составные части интеллектуального программного средства по каждому классу:
диалоговая система, библиотека функциональных модулей, планирующее / управляющий
блок, блок объяснений.
С помощью диалоговой системы осуществляется взаимодействие с пользователем,
а именно: постановка задачи в языке предметной области, процесс решения задачи,
просмотр-анализ результатов решения, обучении пользователя работе с программным
средством, предоставление пользователю всей необходимой информации, доступ к
глоссарию терминов по каждому классу задач, оказание помощи пользователю на
каждом этапе работы.
Функциональные модули реализуют логически законченные части алгоритмов
решения задач и процедуры, осуществляющие обмен информацией и данными меж-
ду процессорами.
Главная задача планирующее / управляющего блока есть нахождение наиболее
оптимального пути решения поставленной задачи при использовании информации
от пользователя и соответствующих функциональных модулей.
В блоке объяснений накапливается информация о задаче в ходе вычислительного
процесса для последующей выдачи ее пользователю. В случае отказа в решении
пользователь получает подробное объяснение его причин и рекомендации по даль-
нейшим действиям пользователя.
Преимуществом интеллектуальных компьютеров является:
освобождение пользователя от работы по исследованию задачи, созданию алго-
ритмов, написания и отладки программ, что сокращает время постановки и решения
задач науки и инженерии не менее чем в 100 раз;
постановка задачи пользователя в компьютере на языке предметной области с приб-
лиженно заданными исходными данными;
получение машинного решения с оценкой его достоверности, а также все исследо-
ванные свойства решаемой машинной модели задачи с приближенными исходными
данными;
сокращение времени машинного исследования и решения научно-технических
задач по сравнению с решением той же задачи на MIMD-компьютере с тем же числом
процессоров и той же элементной базой, но с традиционной параллельной архитек-
турой;
промышленное производство серийных образцов интеллектуальной рабочей стан-
ции Инпарком и производство под заказ потребителей.
Молчанов И.Н., Мова В.И., Стрюченко В.А.
«Искусственный интеллект» 1’2009 98
2М
Интеллектуальные компьютеры наиболее целесообразно использовать:
в инженерных (машиностроении, в том числе самолетостроении, турбостроении, про-
мышленном и гражданском строительстве, расчетах энергетических систем и т.д.) и
научных (геофизике, физике, химии, биологии, фармакологии и т.д.) расчетах;
в численном моделировании объектов различной физической природы и в различ-
ных ситуациях;
в виртуальном проектировании;
для создания тренажеров обучения персонала управлению объектами современ-
ной техники, в том числе в реальном времени.
Литература
1. Молчанов И.Н. Интеллектуальный компьютер – средство исследования и решения научно-
технических задач // Кибернетика и системный анализ. – 2004. – № 1. – С. 174-179.
2. Молчанов И.Н., Мова В.И., Стрюченко В.А. Интеллектуальные компьютеры для исследования и
решения научно-технических задач – новое направление в развитии вычислительной техники //
Зв’язок. – 2005. – № 7. – С. 45-46.
3. Молчанов I.M., Хіміч О.М., Чистякова Т.В. Інтелектуальна інформаційно-обчислювальна система
LINSYST розв’язування систем лінійних алгебраїчних рівнянь // Кибернетика и системный анализ. –
1998. – № 3. – С. 40-50.
4. Молчанов И.Н., Чистякова Т.В. Интеллектуальное программное обеспечение для исследования и
решения прикладных задач с приближенно заданными исходными данными // Управляющие
системы и машины. – 2003. – № 3. – С. 72-76.
5. Молчанов И.Н., Галба Е.Ф., Попов А.В., Химич А.Н., Чистякова Т.В., Яковлев М.Ф. Проблемы
создания интеллектуального численного программного обеспечения // Искусственный интеллект. –
2003. – № 3. – С. 276-284.
І.М. Молчанов, В.І. Мова, В.А. Стрюченко
Знаннєорієнтовані інтелектуальні робочі станції Інпарком
Для автоматизації процесу дослідження властивостей математичних моделей завдань і процесу створення
алгоритмів і програм вирішення з паралельною організацією обчислень як нове направлення використані
знаннєорієнтовані, або інтелектуальні комп’ютери. Інститутом кібернетики ім. В.М. Глушкова НАНУ
і Державним науково-виробничим підприємством «Электронмаш» (м. Київ, Україна) реалізовано його
технічне рішення з використанням «кластерної» технології, розроблено сім’ю інтелектуальних робочих
станцій Інпарком. Наведені переваги інтелектуальних комп’ютерів і сфери їх використання.
Статья поступила в редакцию 29.09.2008.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7796 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1561-5359 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:36:17Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Молчанов, И.Н. Мова, В.И. Стрюченко, В.А. 2010-04-13T12:04:04Z 2010-04-13T12:04:04Z 2009 Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком / И.Н. Молчанов, В.И. Мова, В.А. Стрюченко // Штучний інтелект. — 2009. — № 1. — С. 94-98. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1561-5359 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7796 004.382.6 Для автоматизации процесса исследования свойств математических моделей задач и процесса создания алгоритмов и программ решения с параллельной организацией вычислений в качестве нового направления использованы знаниеориенированные, или интеллектуальные компьютеры. Институтом кибернетики им. В.М. Глушкова НАНУ и Государственным научно-производственным предприятием «Электронмаш» (г. Киев, Украина) реализовано его техническое решение с использованием «кластерной» технологии, разработано семейство интеллектуальных рабочих станций Инпарком. Приведены преимущества интеллектуальных компьютеров и области их использования. Для автоматизації процесу дослідження властивостей математичних моделей завдань і процесу створення алгоритмів і програм вирішення з паралельною організацією обчислень як нове направлення використані знаннєорієнтовані, або інтелектуальні комп’ютери. Інститутом кібернетики ім. В.М. Глушкова НАНУ і Державним науково-виробничим підприємством «Электронмаш» (м. Київ, Україна) реалізовано його технічне рішення з використанням «кластерної» технології, розроблено сім’ю інтелектуальних робочих станцій Інпарком. Наведені переваги інтелектуальних комп’ютерів і сфери їх використання. ru Інститут проблем штучного інтелекту МОН України та НАН України Обучающие и экспертные системы Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком Знаннєорієнтовані інтелектуальні робочі станції Інпарком Article published earlier |
| spellingShingle | Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком Молчанов, И.Н. Мова, В.И. Стрюченко, В.А. Обучающие и экспертные системы |
| title | Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком |
| title_alt | Знаннєорієнтовані інтелектуальні робочі станції Інпарком |
| title_full | Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком |
| title_fullStr | Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком |
| title_full_unstemmed | Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком |
| title_short | Знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции Инпарком |
| title_sort | знаниеориентированные интеллектуальные рабочие станции инпарком |
| topic | Обучающие и экспертные системы |
| topic_facet | Обучающие и экспертные системы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7796 |
| work_keys_str_mv | AT molčanovin znanieorientirovannyeintellektualʹnyerabočiestanciiinparkom AT movavi znanieorientirovannyeintellektualʹnyerabočiestanciiinparkom AT strûčenkova znanieorientirovannyeintellektualʹnyerabočiestanciiinparkom AT molčanovin znannêoríêntovanííntelektualʹnírobočístancííínparkom AT movavi znannêoríêntovanííntelektualʹnírobočístancííínparkom AT strûčenkova znannêoríêntovanííntelektualʹnírobočístancííínparkom |