ellibsЭлектронные библиотекиRussian Digital Libraries Journal1562-5419Казанский (Приволжский) федеральный университет10.26907/1562-5419-2022-25-6-697-721ellibs-402Research ArticleСтатьиЦифровая платформа для суперкомпьютерного математического моделирования процессов напыленияDigital Platform for Supercomputer Mathematical Modeling of Spraying ProcessesТарасовН. И.TarasovN. I.nikita_tarasov@imamod.ruПодрыгаВ. О.PodrygaV. O.pvictoria@list.ruПоляковС. В.PolyakovS. V.polyakov@imamod.ruТимаковА. В.TimakovA. V.aletimakov@yandex.ruИнститут прикладной математики им. М.В. Келдыша РАНKeldysh Institute of Applied Mathematics202228122022256697721Copyright © Тарасов Н.И., Подрыга В.О., Поляков С.В., Тимаков А.В., 20222022Тарасов Н.И., Подрыга В.О., Поляков С.В., Тимаков А.В.Tarasov N.I., Podryga V.O., Polyakov S.V., Timakov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ellibs.elpub.ru/jour/article/view/402

Представлена цифровая платформа суперкомпьютерного моделирования в задачах напыления частиц на подложки. Целью работы является обсуждение общей архитектуры, технологического стека и особенностей реализации пользовательского интерфейса платформы. В ее основу положены веб-технологии доступа и управления расчетами, позволяющие реализовать пользовательскую систему для проведения полного цикла вычислительного эксперимента, включающего конфигурацию прикладных приложений, их запуск на удаленных вычислительных ресурсах, мониторинг прохождения задач, анализ и интерактивную визуализацию результатов. Взаимодействие пользователя с вычислительными ресурсами реализовано посредством графического интерфейса, не требующего от компьютера пользователя наличия дополнительного программного обеспечения, кроме веб-браузера. Важным преимуществом платформы является возможность проведения широкомасштабных компьютерных исследований в многопользовательском режиме, вытекающая из естественных принципов построения клиент-серверных приложений. Представляемая цифровая веб-платформа была успешно апробирована на вычислительных кластерах ИПМ им. М.В. Келдыша РАН при решении ряда актуальных математических задач нанотехнологии. Также с ее помощью последние 3 года проводится групповое обучение студентов МФТИ современным информационным технологиям.

The work presents a digital platform for supercomputer modeling the problems of spraying the particles on substrates. The purpose of this work is to discuss the general architecture, technology stack and implementation features of the platform's user interface. The platform is based on web technologies for access and management of calculations, which allow implementing a user system for conducting a full cycle of a computational experiment, including the configuration of applied applications, their launch on remote computing resources, monitoring the completion of tasks, analysis and interactive visualization of results. User interaction with computing resources is implemented through the graphical interface that does not require the client computer to have any additional software, except actual version of a modern web browser. An important advantage of the platform is the ability to make large-scale computer research in a multi-user mode that is based on the natural principles of building client-server applications. The presented digital web platform was successfully tested on computing clusters of the KIAM RAS in solving a number of the topical mathematical problems of nanotechnology. Also, with its help, for the last 3 years, group training of MIPT students in modern information technologies has been carried out.

суперкомпьютерное моделированиецифровая платформавеб-интерфейсгазодинамическое напыление частицsupercomputer modelingdigital platformweb interfacegas-dynamic spraying of particlesReferencesCenter of Collective Usage of KIAM RAS. URL: https://ckp.kiam.ru/?homeCenter of Collective Usage of KIAM RAS. URL: https://ckp.kiam.ru/?homePuzyrkov D.V., Podryga V.O., Polyakov S.V. Cloud service for HPC management: ideas and appliance // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2018. V. 39, No. 9. P. 1251–1261. https://doi.org/10.1134/S1995080218090172Puzyrkov D.V., Podryga V.O., Polyakov S.V. Cloud service for HPC management: ideas and appliance // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2018. V. 39, No. 9. P. 1251–1261. https://doi.org/10.1134/S1995080218090172The web framework for perfectionists with deadlines | Django. URL: https://www.djangoproject.com/The web framework for perfectionists with deadlines | Django. URL: https://www.djangoproject.com/Vue.js–The Progressive JavaScript Framework | Vue.js. URL: https://vuejs.org/Vue.js–The Progressive JavaScript Framework | Vue.js. URL: https://vuejs.org/About | Node.js. URL: https://nodejs.org/en/about/About | Node.js. URL: https://nodejs.org/en/about/Express – Node.js web application framework. URL: https://expressjs.com/Express – Node.js web application framework. URL: https://expressjs.com/Passport.js. URL: https://www.passportjs.org/Passport.js. URL: https://www.passportjs.org/Sequelize | Feature-rich ORM for modern TypeScript & JavaScript. URL: https://sequelize.org/Sequelize | Feature-rich ORM for modern TypeScript & JavaScript. URL: https://sequelize.org/SQLite Home Page. URL: https://sqlite.org/index.htmlSQLite Home Page. URL: https://sqlite.org/index.htmlRFC 6455 – The WebSocket Protocol. URL: https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc6455RFC 6455 – The WebSocket Protocol. URL: https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc6455ws: a Node.js WebSocket library. URL: https://github.com/websockets/wsws: a Node.js WebSocket library. URL: https://github.com/websockets/wsnginx. URL: https://nginx.org/nginx. URL: https://nginx.org/The Official YAML Web Site. URL: https://yaml.org/The Official YAML Web Site. URL: https://yaml.org/Quasar Framework. URL: https://quasar.dev/Quasar Framework. URL: https://quasar.dev/Home | Vue Router. URL: https://router.vuejs.org/Home | Vue Router. URL: https://router.vuejs.org/What is Vuex? | Vuex. URL: https://vuex.vuejs.org/What is Vuex? | Vuex. URL: https://vuex.vuejs.org/Web | ParaView. URL: https://www.paraview.org/web/Web | ParaView. URL: https://www.paraview.org/web/ParaViewWeb. URL: http://kitware.github.io/paraviewweb/ParaViewWeb. URL: http://kitware.github.io/paraviewweb/Visualizer. URL: https://kitware.github.io/visualizer/Visualizer. URL: https://kitware.github.io/visualizer/Бондаренко А.А., Кононов Э.М., Косолапов О.А., Поляков С.В., Якобовский М.В. Программный комплекс GIMM_NANO // Научный сервис в сети Интернет: все грани параллелизма: Труды Международной суперкомпьютерной конференции (23–28 сентября 2013 г., г. Новороссийск). М.: Изд-во МГУ, 2013. С. 333–337. URL: http://agora.guru.ru/abrau2013/pdf/333.pdfБондаренко А.А., Кононов Э.М., Косолапов О.А., Поляков С.В., Якобовский М.В. Программный комплекс GIMM_NANO // Научный сервис в сети Интернет: все грани параллелизма: Труды Международной суперкомпьютерной конференции (23–28 сентября 2013 г., г. Новороссийск). М.: Изд-во МГУ, 2013. С. 333–337. URL: http://agora.guru.ru/abrau2013/pdf/333.pdfПоляков С.В., Подрыга В.О., Пузырьков Д.В., Кудряшова Т.А. Суперкомпьютерное молекулярное моделирование газодинамического напыления наночастиц на подложку // Суперкомпьютерные дни в России: Труды международной конференции (24–25 сентября 2018 г., г. Москва). М.: Изд-во МГУ, 2018. С. 782–792. URL: http://russianscdays.org/files/pdf18/782.pdfПоляков С.В., Подрыга В.О., Пузырьков Д.В., Кудряшова Т.А. Суперкомпьютерное молекулярное моделирование газодинамического напыления наночастиц на подложку // Суперкомпьютерные дни в России: Труды международной конференции (24–25 сентября 2018 г., г. Москва). М.: Изд-во МГУ, 2018. С. 782–792. URL: http://russianscdays.org/files/pdf18/782.pdfPodryga V.O., Polyakov S.V. Multiscale mathematical modeling of the metal nanoparticles motion in a gas flow // In: Dimov I., Farago I., Vulkov L. (eds). Seventh International Conference on Finite Difference Methods. Theory and Applications. FDM 2018. Lecture Notes in Computer Science. Cham: Springer, 2019. V. 11386. P. 387–394. https://doi.org/10.1007/978-3-030-11539-5_44Podryga V.O., Polyakov S.V. Multiscale mathematical modeling of the metal nanoparticles motion in a gas flow // In: Dimov I., Farago I., Vulkov L. (eds). Seventh International Conference on Finite Difference Methods. Theory and Applications. FDM 2018. Lecture Notes in Computer Science. Cham: Springer, 2019. V. 11386. P. 387–394. https://doi.org/10.1007/978-3-030-11539-5_44Puzyrkov D., Podryga V., Polyakov S., Iakobovskii M. KIAM_JOB_CONTROL task management environment and its application to cloud and GRID computing) // Selected Papers of the 7th International Conference Distributed Computing and Grid-technologies in Science and Education (GRID 2016), ed. by V. Korenkov, T. Zaikina, F. Nechaevskiy, July 4–9, 2016, Dubna, Russia. CEUR Workshop Proceedings. 2017. V. 1787. P. 416–422. URL: http://ceur-ws.org/Vol-1787/416-422-paper-72.pdfPuzyrkov D., Podryga V., Polyakov S., Iakobovskii M. KIAM_JOB_CONTROL task management environment and its application to cloud and GRID computing) // Selected Papers of the 7th International Conference Distributed Computing and Grid-technologies in Science and Education (GRID 2016), ed. by V. Korenkov, T. Zaikina, F. Nechaevskiy, July 4–9, 2016, Dubna, Russia. CEUR Workshop Proceedings. 2017. V. 1787. P. 416–422. URL: http://ceur-ws.org/Vol-1787/416-422-paper-72.pdfKornilina M.A., Podryga V.O., Polyakov S.V., Puzyrkov D.V., Yakobovskiy M.V. Cloud service for solution of promising problems of nanotechnology // Supercomputing Frontiers and Innovations. 2017. V. 4, No. 4. P. 66–79. https://doi.org/10.14529/jsfi170405Kornilina M.A., Podryga V.O., Polyakov S.V., Puzyrkov D.V., Yakobovskiy M.V. Cloud service for solution of promising problems of nanotechnology // Supercomputing Frontiers and Innovations. 2017. V. 4, No. 4. P. 66–79. https://doi.org/10.14529/jsfi170405Polyakov S.V., Podryga V.O., Kudryashova T.A. HPC simulation of non-linear processes in microsystems gas-metal // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2020. V. 41, No. 8. P. 1554–1562. https://doi.org/10.1134/S1995080220080168Polyakov S.V., Podryga V.O., Kudryashova T.A. HPC simulation of non-linear processes in microsystems gas-metal // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2020. V. 41, No. 8. P. 1554–1562. https://doi.org/10.1134/S1995080220080168Podryga V.O., Polyakov S.V., Tarasov N.I. Developing of multiscale approach to HPC-simulation of multiphase fluid flows // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2021. V. 42, No. 11. P. 2626–2636. https://doi.org/10.1134/S1995080221110160Podryga V.O., Polyakov S.V., Tarasov N.I. Developing of multiscale approach to HPC-simulation of multiphase fluid flows // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2021. V. 42, No. 11. P. 2626–2636. https://doi.org/10.1134/S1995080221110160Tarasov N., Karamzin Yu., Kudryashova T., Podryga V., Polyakov S. Computer modeling of air flows purification using sorption filters // Journal of Physics: Conf. Series. 2021. V. 2028. Paper 012025 (7 p.). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2028/1/012025Tarasov N., Karamzin Yu., Kudryashova T., Podryga V., Polyakov S. Computer modeling of air flows purification using sorption filters // Journal of Physics: Conf. Series. 2021. V. 2028. Paper 012025 (7 p.). https://doi.org/10.1088/1742-6596/2028/1/012025Kudryashova T.A., Polyakov S.V., Tarasov N.I. Mathematical modelling of electrophysical water treatment // Defect and Diffusion Forum. 2021. V. 412. P. 149–162. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.412.149Kudryashova T.A., Polyakov S.V., Tarasov N.I. Mathematical modelling of electrophysical water treatment // Defect and Diffusion Forum. 2021. V. 412. P. 149–162. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.412.149

The authors declare that there are no conflicts of interest present.