Направления работ
Основные направления научных исследований лаборатории:
- разработка методов, информационных технологий и систем для исследования и мониторинга состояния окружающей среды и опасных природных явлений;
- формирование и ведение специализированных архивов данных и разработка инструментов для работы с ними;
- разработка и исследование новых параллельных алгоритмов (включая алгоритмы планирования, составления расписаний, численные методы и др.);
- информационно-телекоммуникационное, вычислительное и конструкторско-технологическое обеспечение научно-исследовательской, научно-организационной деятельности и опытно-конструкторских работ, включая создание и поддержку вычислительных и информационных систем и сетей, разработку технологических процессов обработки данных.
Некоторые научные результаты, полученные за последние годы (2010-2016 гг.)
Продолжены исследования технологий функционирования и взаимодействия компонентов распределённых вычислительных систем. В рамках проведенных работ создана программная платформа (рис.1) [1], обеспечивающая взаимодействие системных компонент распределенной вычислительной системы (РВС) и прикладных пакетов программ. Архитектура системы, состоит из серверной и клиентской части, созданной с использованием web-технологий. Связь между ними осуществляется посредством межпроцессного взаимодействия на базе RESTful запросов, управляющие команды которых представлены JSON-объектами. Такой подход дает возможность менять программные реализации обоих компонентов независимо друг от друга.
рис.1
Программная платформа, позволяет произвести адаптацию прикладных пакетов программ для их использования в РВС, формируя интуитивно понятный пользовательский интерфейс для решения всего спектра задач, связанных с про-ведением вычислительных расчетов исследователями. При этом созданные ин-струменты позволяют эффективно использовать вычислительные ресурсы, включая решение задач по управлению заданиями пользователей, постановку их на выполнение в используемую вычислительную среду, получение и сохранение результатов расчетов, предоставление средств авторизации и безопасного обмена данными и т.п.
Частично полученные результаты были применены в работах над проектом Минкомсвязи России “Создание инфраструктуры российской грид-сети для высокопроизводительных вычислений”.
Разработан базовый функционал автоматизированной информационной системы (АИС) “Сигнал” [2,3], которая должна обеспечить единую информационную среду для работы с данными сетей инструментальных наблюдений ДВО РАН и управления их ресурсами. В ней реализованы следующие требования:
- централизованное хранение информации по всем видам исследований и работ (инструментальные данные и результаты их обработки, информация о состоянии оборудования и каналов связи и т.п.);
- паспортизация объектов исследований и измерительного оборудования;
- многопользовательский режим работы, разграничивающий права пользователей для доступа к различным архивам данных, запуска сервисов по обработке информации, выполнения операций по учету объектов и т.п.;
- наличие универсального интерфейса пользователя с единым центром аутентификации.
рис.2
АИС “Сигнал” состоит из набора компьютерных модулей и подсистем, схема взаимодействия которых представлена на рис. 2. Выполнение всех операций и доступ к накопленным архивам данных осуществляются с помощью интерфейса пользователя, реализованного в виде приложения для web-браузера. Программные компоненты интерфейса созданы в рамках концепции “Модель-Представление-Контроллер” (MVC). Такой подход позволяет расширять функционал системы на каждом из ее уровней, обеспечивать взаимодействие с различными источниками данных, системами хранения, а также создавать специализированные модули для обработки инструментальных данных. В качестве программной реализации MVC использован фреймворк Yii.
В настоящее время АИС является основной программной платформой, обеспечивающей работу инструментальных сетей наблюдений ДВО РАН. В их состав входит 37 аппаратных комплексов, установленных в 23 пунктах наблюдений на территории Дальнего Востока России.
В дополнении к вышеописанному базовому функционалу в составе АИС созданы несколько RESTful Web-сервисов, позволяющих организовать удаленный доступ к архивам данных и подсистемам обработки информации. Используя эти возможности, с применением ресурсов АИС “Сигнал”, информационных систем (ИС) VOKKIA (ИВиС ДВО РАН) и VolSatView (ИКИ РАН, ИВиС ДВО РАН, ВЦ ДВО РАН, НИЦ Планета) создана интегрированная программная платформа (рис.3) для компьютерного моделирования распространения пепловых облаков и шлейфов от вулканов Камчатки (рис.4) и проведения совместного анализа полученных результатов расчетов со спутниковой информацией (рис.5).
Программная платформа позволила объединить на базе ИС VolSatView (рис.7) технологические и функциональные возможности основных существующих информационных систем, используемых для решения задач оперативного мониторинга и исследования вулканов Камчатки.
В 2013 г. на базе лаборатории был организован Центр коллективного пользования (ЦКП) ДВО РАН “Центр обработки и хранения научных данных”. Основным направлением его деятельности является создание и предоставление информационно-телекоммуникационной, вычислительной инфраструктуры и технологий для работы с научными данными с целью проведения фундаментальных и прикладных исследований по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России в интересах учреждений ФАНО России и иных организаций.
