Descrierea problemei şi a metodelor de rezolvare utilizate

Arhitectura nucleului aplicativ pentru analiza complexă are o structură bazată pe 3 nivele ce grupează o serie de aplicaţii şi instrumente specifice calculului de înaltă performanţă cu aplicaţii în mecanica fluidelor şi aeronautică. Principalele componente ale arhitecturii propuse sunt următoarele:

1. Nucleul Aplicativ de Bază
2. Grup Module Auxiliare
3. Grup Module de Interfaţă cu Utilizatorul

Implementarea în mediul Grid

Justificare

Problemele de analiză a câmpului curgerii sunt foarte mari consumatoare de resurse. Complexitatea unei probleme constă în multitudinea de modele şi complexitatea acestora, cuplată cu necesitatea de a utiliza un mare număr de variabile pentru o soluţie „exactă”. Reducerea timplului de calcul este importantă, precum şi accesul la modele/servicii speciale existente ca resurse în Grid. De asemenea, prin capacitatea de a integra resurse distribuite la nivel internaţional, migrarea către mediul Grid reprezintă un salt evolutiv deosebit de important. Este de aşteptat ca în mediul Grid să poată fi soluţionate probleme de modelare care nu au putut fi încă abordate din lipsă de resurse sau raţiuni economice.

Soluţia de implementare

Implementarea MFCC are la bază o structură flexibilă generată de un nucleu aplicativ specific codurilor numerice pentru integrarea sistemelor de ecuaţii cu derivate parţiale prin metode de volum finit. In general există o structură comună a întregului ansablu de aplicaţii, atât pentru schema de integrare în timp (de tip explicit RK sau implicit Euler ordinul 2) cât şi pentru strategia de alegere a pasului de timp de integrare (pas local sau pas global). Acest nucleu este paralelizat utilizând standardul MPI ver. 1.2 şi este portabil pe orice arhitectură hardware existentă cu un modificări minime.

Cerinţe privind infrastructura Grid

Infrastructura hardware necesară este de tip hibrid, unde preponderente sunt maşini de tip PC cu orice implementare Linux. Practic acest cluster aplicativ trebuie să fie independent de o arhitectură hardware, atât în prezent cât şi în viitor. Pentru utilizare sunt necesare cerinţele minimale impuse pentru certificare şi înregistrare în VO GridMOSI. Deasemeni, pentru utilizatori „locali” există şi facilităţi speciale privind extinderea drepturilor de acces şi a privilegiilor. Securizarea sistemului nu reprezintă o prioritate la momentul actual, iar în viitor nu există indicaţii că o astfel de opţiune ar constitui o problemă.

Interfaţa de utilizare

O interfată specifică este în curs de finalizare. Această interfaţă înglobează experienta acumulată în utilizarea aplicaţiei şi este validată pentru cazul test. Interfaţa permite:

• Definirea problemei de optimizare prin schema logică modulară, cu grafica interactivă (similară clientului UNICORE implementat deja la INCAS);
• Existenţa unui metalimbaj pentru probleme de optimizare, capabil sa genereze fişiere script pentru problema de optimizare din analiza schemei modulare ;
• Capacitatea de a defini un set complet de instrucţiuni I/O prin metalimbaj.

Potenţialul de utilizare

MFCC este conceput pentru utilizatori din domeniul mecanicii fluidelor şi al aerodinamicii aplicate, unde fenomenele complexe de curgere sunt tratate în corelaţie directă cu o structură specifică unui produs industrial (avion, rachetă, glonţ, etc.) Extinderea campului de aplicaţii este directă, practic existând un întreg univers de utilizatori potenţiali. Important este faptul că o parte importantă a potenţialilor utilizatori este în mediul academic, iar zona business care ar putea apela la serviciile de modelare complexă este în continuă creştere (simulare de cash-flow).

Descrierea rezultatelor

Principalele avantaje oferite de implementarea în mediul Grid sunt următoarele;

• Posibilitatea de utilizare a resurselor Grid pentru evaluarea câmpului curgerii şi a interacţiunii fluid – structură într-un mediu unitar
• Rafinarea soluţiilor funcţie de parametrii din câmpul de simulare
• Flexibilitate în alegerea componentelor „analizor” pe baza resurselor disponibile în Grid;
• Posibilitatea corelării rezultatelor analizei cu necesităţi de post-procesare specifice aplicaţiei considerate
• Capacitatea de a aborda probleme cu înalt grad de solicitare de resurse (CPU şi/sau stocare) în condiţii de maximă eficienţă

Evaluarea impactului ştiinţific şi social

Soluţia GridMOSI prezentată permite trecerea de la abordarea unor probleme de simulare în formă simplificată către probleme cu grad sport de complexitate din perspectiva evaluării componentelor „delicate” (unde de şoc, interacţiune viscoasă, etc.). Din perspectiva utilizării resurselor Grid pentru HPC, componenta dezvoltată permite obţinerea de rezultate complexe în timp relativ scurt, ceea ce deschide calea pentru noi abordări în probleme de simulare a proceselor industriale complexe şi design. In implementare Grid, aplicaţia permite accesul comunităţilor de utilizatori din mediul academic şi de cercetare, având şi posibilitatea de a fi accesată ca serviciu în tehnologie Grid pentru o largă categorie de utilizatori.