Цифровая платформа для суперкомпьютерного математического моделирования процессов напыления

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.

суперкомпьютерное моделирование, цифровая платформа, веб-интерфейс, газодинамическое напыление частиц

1. Center of Collective Usage of KIAM RAS. URL: https://ckp.kiam.ru/?home

2. Puzyrkov 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/S1995080218090172

3. The web framework for perfectionists with deadlines | Django. URL: https://www.djangoproject.com/

4. Vue.js–The Progressive JavaScript Framework | Vue.js. URL: https://vuejs.org/

5. About | Node.js. URL: https://nodejs.org/en/about/

6. Express – Node.js web application framework. URL: https://expressjs.com/

7. Passport.js. URL: https://www.passportjs.org/

8. Sequelize | Feature-rich ORM for modern TypeScript & JavaScript. URL: https://sequelize.org/

9. SQLite Home Page. URL: https://sqlite.org/index.html

10. RFC 6455 – The WebSocket Protocol. URL: https://datatracker.ietf.org/doc/html/rfc6455

11. ws: a Node.js WebSocket library. URL: https://github.com/websockets/ws

12. nginx. URL: https://nginx.org/

13. The Official YAML Web Site. URL: https://yaml.org/

14. Quasar Framework. URL: https://quasar.dev/

15. Home | Vue Router. URL: https://router.vuejs.org/

16. What is Vuex? | Vuex. URL: https://vuex.vuejs.org/

17. Web | ParaView. URL: https://www.paraview.org/web/

18. ParaViewWeb. URL: http://kitware.github.io/paraviewweb/

19. Visualizer. URL: https://kitware.github.io/visualizer/

20. 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.pdf

21. Поляков 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.pdf

22. Podryga 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_44

23. Puzyrkov 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.pdf

24. Kornilina 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/jsfi170405

25. Polyakov 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/S1995080220080168

26. Podryga 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/S1995080221110160

27. Tarasov 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/10.1088/1742-6596/2028/1/012025

28. Kudryashova 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