Программные продукты и системы

Статьи из выпуска № 3 за 2012 год.

Упорядочить результаты по: Дате публикации | Заголовку статьи | Авторам

51. Алгоритм поиска ближайших соседей [№3 за 2012 год]
Автор: Гусев Д.И.
Просмотров: 12362
Дается описание оригинального алгоритма поиска ближайших соседей среди множества частиц в евклидовом пространстве. Принцип работы алгоритма заключается в представлении множества частиц в виде структуры данных линейного списка, в котором ближайшие соседи находятся рядом в порядке следования номеров элементов, так что поиск очередной пары соседей осуществляется путем сопоставления очередной точки со следующими (по порядковому номеру) элементами списка. Алгоритм позволяет решить задачу поиска всех соседей среди N частиц за время O(N2k), где k2 – коэффициент концентрации частиц. В статье приводятся экспериментальные зависимости изменения значений показателя k от плотности распределения частиц в двумерном пространстве, в которых отмечается изменение значения этого показателя до 20 единиц. В описанных экспериментах алгоритм показывает наибольшую эффективность для случая с высокой концентрацией частиц: при концентрации 80 % для поиска очередной пары со-седей ему потребуется в среднем 1,3 операции, при концентрации 40 % – 1,5 операции, 2,5 операции при 20 %-ной концентрации и от 3 до 4,5 операций при концентрации от 10 до 5 % соответственно. Алгоритм эффективно реали-зуется средствами программирования, что делает его привлекательным для использования.

52. Параллельные алгоритмы для анализа прочности наводороженных конструкций [№3 за 2012 год]
Авторы: Федотов В.П., Спевак Л.Ф., Нефедова О.А.
Просмотров: 9629
Предложена модель оценки водородной хрупкости плоских элементов металлических конструкций с дефектами. Известно, что в металлических деталях с дефектами распределение концентрации водорода существенно неравномерно – около дефектов формируются зоны повышенной концентрации с высоким давлением молекулярного водорода. Разработанная модель может использоваться при анализе процессов разрушения металлических конструкций, подверженных интенсивному внешнему воздействию. В этом случае внутреннее давление в дефектах растет достаточно быстро, что приводит к разрушению элементов конструкций. В основе модели лежит алгоритм решения связной диффузионно-деформационной задачи, которая включает в себя как уравнения, описывающие процессы диффузии водорода в напряженном поле, так и уравнения механики для тензоров напряжения и деформации, учитывающие влияние процесса диффузии. Решение деформационной задачи в рамках линейной теории упругости осуществляется с помощью модифицированного метода граничных элементов. Накопление водорода в окрестностях дефектов опи-сывается уравнением конвективной диффузии в поле высоких механических напряжений. Диффузионная задача также решается модифицированным методом граничных элементов. Решение связной задачи осуществляется по шагам по времени. На заключительном этапе расчетов на каждом шаге вычисляется давление молекулярного водорода в каждом из дефектов и выполняется проверка условия разрушения их границ. Для сокращения затрат машинного времени использовалась процедура распараллеливания счета. На базе алгоритма разработана программа с возможно-стью реализации на многопроцессорном вычислительном комплексе. В качестве иллюстрации предложенного алго-ритма была решена двухмерная задача диффузии водорода в окрестности дефекта – поры для металлического образца, находящегося под действием внешних растягивающих напряжений. Результаты расчетов показаны на графиках.

53. Разработка алгоритма параллельных вычислений для описания массопереноса в поре [№3 за 2012 год]
Авторы: Поветкин А.Д., Чан Хыу Куе, Кольцова Э.М.
Просмотров: 9190
Рассматривается модель на основе метода молекулярной динамики, описывающая перенос газа в порах малого размера. Учитываются два типа переноса вещества, происходящего внутри поры: диффузия Кнудсена и молекулярная диффузия. Для описания движения и взаимодействия молекул рассматриваются два варианта. В первом молекулы движутся по законам классической механики и взаимодействуют друг с другом, а также со стенкой по принципу абсолютно упругого удара. Принимается, что частицы могут сталкиваться со стенкой поры разными способами – зеркальным и диффузным, причем для каждого конкретного соударения способ определяется случайным образом, и соотношение количества соударений по обоим способам является одним из параметров модели. Во втором варианте взаимодействие молекул описывается с применением межмолекулярного потенциала взаимодействия Леннарда–Джонса. Расчет движения молекул проводится с привлечением алгоритмов параллельного вычисления. Организация параллельных вычислений осуществляется с применением технологии CUDA. Для хранения параметров частиц ис-пользуется трехмерный массив. Число ячеек массива соответствует числу частиц в системе. В каждой ячейке массива хранятся параметры какой-либо частицы (координаты, вектор скорости, вектор ускорения и тип). Отдельно существует одномерный массив типов. Количество элементов массива равно количеству типов частиц, присутствующих в системе. В ячейках хранятся параметры каждого из веществ, присутствующих в системе, – масса и радиус частицы, коэффициенты потенциала межмолекулярного взаимодействия. Для упорядочения элементов в массиве применяется алгоритм сортировки пузырьком, приспособленный для параллельной реализации и расширенный для трехмерного случая. Приведены основные блок-схемы расчета.

54. Создание комплекса программ на основе пространственной схемы взаимодействия объектов [№3 за 2012 год]
Авторы: Прохоров С.А., Куликовских И.М.
Просмотров: 10213
Рассматривается возможность создания комплекса программ для анализа данных в рамках систем интеллекту-ального анализа данных «Data Mining» со ступенчатой платформой анализа данных. В связи с этим предлагается новое решение для создания программных продуктов, ориентированных на поэтапную обработку исходной информации, в виде пространственной схемы взаимодействия объектов, которая позволит снизить временные и ресурсные затраты на получение конечного программного продукта. Разработанная пространственная схема построена на основании следующих базовых понятий: пространство функциональных преобразований, пространство функциональных расширений, пространство характеристических расширений; ключ перехода от одного пространства к другому на различных уровнях. На основе разработанной пространственной схемы создана структурная схема комплекса про-грамм для корреляционно-спектрального интеллектуального анализа данных, который, согласно проведенному ана-лизу рынка аналогичных продуктов, является уникальным с точки зрения класса решаемых задач. Математические модели, положенные в основу данного программного продукта, основаны на методе ортогональных разложений функциональных характеристик в ряды Фурье, а для реализации скрытого уровня анализа данных была создана тех-нология аналитической обработки данных, содержанием которой являются организация функционирования и реали-зация созданных механизмов поиска скрытых закономерностей. Применение пространственной схемы взаимодействия объектов позволяет снизить трудоемкость разработки программного обеспечения автоматизированных систем научных исследований, обработки информации и управления и может быть рекомендовано как разработчикам авто-матизированных систем – программистам, так и аналитикам, занимающимся проектированием сложных програм- мных комплексов.

◄ ← Предыдущая | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6