Разработка комплекса параллельных программ решения обратных задач гравиметрии и магнитометрии для сеток большой размерности

Андрей Игоревич Третьяков

Аннотация


В настоящее время важнейшими задачами при исследовании структуры земной коры являются обратные задачи гравиметрии и задачи магнитометрии о нахождении поверхностей раздела сред на основе данных о гравитационном и магнитном поле, измеренном на некоторой площади земной поверхности. В основе методов решения этих задач лежат идеи итеративной регуляризации. После дискретизации эти задачи сводятся к системам нелинейных уравнений большой размерности, решение которых требует большого количества вычислительных ресурсов. Необходимость в повышении точности решения требует дополнительных вычислений, что влечет за собой увеличение времени счета. В работе описывается система удаленных вычислений и интегрированного в нее комплекса программ для графических ускорителей, реализующих наиболее быстрые и экономичные по памяти из разработанных ранее итерационных алгоритмов на основе градиентных методов. Эта система представляет собой веб-портал, являющийся универсальным решением для запуска задач на удаленных кластерах. Важнейшим преимуществом такого портала является его простота использования: при подключении к кластеру для осуществления вычислений более не требуется производить установку дополнительного ПО на самом кластере, также не требуется наличие привилегированной учетной записи для работы с кластером. Все что требуется — действующая учетная запись на исполняемом кластере, остальную работу по коммуникации с центром обработки данных (ЦОД) берет на себя портал. Портал может легко масштабироваться при росте количества пользователей, которые могут загружать необходимые алгоритмы и выполнять вычисления с помощью ЦОД.


Ключевые слова


обратная задача гравиметрии; обратная задача магнитометрии; веб-портал

Полный текст:

PDF

Литература


Numerov B.V. Interpretation of gravity observations for one contact surface. Proc. USSR Acad. Sci. 1930. No. 21. P. 569–574. (in Russian)

Malkin N.R. On solution of inverse magnetic problem for one contact surface (the case of layered masses). Proc. USSR Acad. Sci. 1931. No. 9. P. 232–235. (in Russian)

Bakushinskiy A., Goncharsky A. Ill-posed problems: theory and applications. Springer Science & Business Media, 1994. DOI: 10.1007/978-94-011-1026-6.

Akimova E.N., Misilov V.E., Skurydina A.F., Tretyakov A.I. Gradient methods for solving inverse gravimetry and magnetometry problems on the Uran supercomputer. Numerical Methods and Programming. 2015. Vol. 16. P. 155–164. (in Russian) DOI: 10.26089/NumMet.v16r116.

Akimova E.N., Misilov V.E., Tretyakov A.I. Optimized algorithms for solving structural inverse gravimetry and magnetometry problems on GPUs. Parallel Computational Technologies. Vol. 753. Springer, 2017. P. 144–155. Communications in Computer and Information Science. DOI: 10.1007/978-3-319-67035-5_11.

Akimova E.N., Misilov V.E., Tretyakov A.I. Modified Componentwise Gradient Method for Solving Structural Magnetic Inverse Problem. Parallel Computational Technologies. Vol. 910. Springer, 2018. P. 162–173. Communications in Computer and Information Science. DOI: 10.1007/978-3-319-99673-8_12.

Akimova E.N., Misilov V.E., Tretyakov A.I. Using Multicore and Graphics Processors to Solve the Structural Inverse Gravimetry Problem in a Two-Layer Medium by Means of alpha-Processes. Parallel Computational Technologies. Vol. 1063. Springer, 2019. P. 285–296. Communications in Computer and Information Science. DOI: 10.1007/978-3-030-28163-2_20.

Vasin V.V. Fundamentals of the theory of ill-posed problems. Novosibirsk, SB RAS, 2020. 313 p.

Akimova E.N., Gemaidinov D.V. Parallel Algorithms for Solving the Inverse Gravimetry Problem and Organization of Remote Communication between PCS1000 and the User. Numerical Methods and Programming. 2008. Vol. 9, no. 1. P. 129–140. (in Russian)

Akimova E.N., Belousov D.V., Misilov V.E. Algorithms for solving inverse geophysical problems on parallel computing systems. Numerical Analysis and Applications. 2013. Vol. 6, no. 2. P. 98–110. DOI: 10.1134/S199542391302002X.

Akimova E.N., Misilov V.E., Skurydina A.F., Martyshko M.P. Specialized web portal for solving problems on multiprocessor computing systems. CEUR Workshop Proceedings. 2015. Vol. 1513. P. 123–129.

Tsidaev A. .NET Library for Seamless Remote Execution of Supercomputing Software. CEUR-WS. 2017. Vol. 1990. P. 79–83.

Kuklin E., Pravdin S. A Web-based System for Launching Large Experiment Series on Supercomputers. CEUR-WS. 2018. Vol. 2281. P. 136–145.

Erwin D.W. UNICORE — a grid computing environment. Concurrency and Computation: Practice and Experience. 2002. Vol. 14. P. 1395–1410. DOI: 10.1002/cpe.691.

Grosch A.,Waldmann M., Göbbert J.H., Lintermann A. A Web-Based Service Portal to Steer Numerical Simulations on High-Performance Computers. 8th European Medical and Biological Engineering Conference. Vol. 80. Springer, 2020. P. 57–65. DOI: 10.1007/978-3-030-64610-3_8.

Cruz F.A., Dabin A.J., Dorsch J.P., et al. FirecREST: a RESTful API to HPC systems. IEEE/ACM International Workshop on Interoperability of Supercomputing and Cloud Technologies (SuperCompCloud). 2020. P. 21–26. DOI: 10.1109/SuperCompCloud51944.2020.00009.

Cholia S., Skinner D., Boverhof J. NEWT: A RESTful service for building High Performance Computing web applications. Gateway Computing Environments Workshop (GCE). 2010. P. 1–11. DOI: 10.1109/GCE.2010.5676125.

Schwank O.A., Lustikh E.N. Interpretation of gravitational observations. Theory and practice of solving the direct and inverse problem of gravimetric reconnaissance. Moscow-Leningrad, SRTI of oil and mountain-fuel literature, 1947. 400 p.

Introduction to ASP.NET Core Blazor. Microsoft. 2021. URL: https://docs.microsoft.com/en-us/aspnet/core/blazor (accessed: 29.10.2021).

ASP.NET documentation. Microsoft. 2021. URL: https://docs.microsoft.com/ru-ru/aspnet/core (accessed: 29.10.2021).

Entity Framework Core. Microsoft. 2021 URL: https://docs.microsoft.com/ru-ru/ef/core (accessed: 29.10.2021).




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/cmse220104