Параллельные вычислительные системы с управлением потоком данных

В ДКИ МИЭМ ВШЭ ведутся работы в по развитию объектно-атрибутной архитектуры (ОА) вычислительной системы, относящейся к классу dataflow. ОА архитектура являющейся уникальной разработкой. Dataflow-система, представляет собой множество исполнительных устройств, обменивающихся между собой данными, представленными в виде токенов (операнд, снабженный служебной информацией). Такие системы обладают естественным параллелизмом вычислений, поэтому они более эффективны по сравнению с классической архитектурой с управлением командами (control-flow), а также чрезвычайно удобны для реализации распределенных вычислений.

Особенностями ОА-архитектуры являются: предельно простые формат токена и структура вычислительной сети, возможность аппаратной и программной реализации архитектуры (в программной реализации ОА-система представляет собой виртуальную машину). ОА-архитектура обладает уникальным набором свойств.

Кросс-платформенные приложения, что снижает до минимума накладные расходы на переформатирование данных и программ при их передаче с уровня на уровень ВС.
Предельная простота, что позволяет ускорить вычисления, снизить стоимость ВС, а также упростить ее программирование.
Самораспараллеливание вычислений.
Возможность создания сложных структур данных типа семантической сети, реализующие сетевую (графовую) базу данных или базу знаний.
Реализация граф-трансформирующей систем, обрабатывающей семантическую сеть.

В настоящее время уже разработана программная среда, обеспечивающая имитационное моделирование ВС. В состав среды входит компилятор специализированного языка программирования (ОА-язык), предназначенного для управления виртуальной ОА-системой. Данная среда применена для симулирования вычислений на распределенных ВС, моделирования работы ВС для анализа естественного языка. Для архитектуры разработаны математическая модель, позволяющая описывать вычислительный процесс, графовая грамматика (формальный аппарат для описания преобразования графа). Среда может использоваться имитационного моделирования вычислительного процесса в ОА-системе.

Решаемые задачи

Разработка и имитационное моделирование экспериментальной вычислительной системы семантического анализа естественного языка
Расширение функционала ОА-языка программирования
Разработка граф-трансформирующей системы на ОА-базисе
Разработка системы семантического анализа естественного языка
Разработка аппарата описания и анализа пространственно-временных отношений объектов на ОА-базе.

В рамках работ по ОА-архитектуре было реализовано 4 гранта, имеется множество публикаций, основные из которых:

Салибекян С.М. Принципы милликомандной архитектуры как основа построения высокопроизводительных адаптивных вычислительных систем // Автоматизация и современные технологии. 2002. № 5. – Стр. 25-32.
Салибекян С.М., Панфилов П.Б. Объектно-атрибутная архитектура – новый подход к созданию объектных систем // Информационные технологии. 2012, №2 стр. 8-14.
S.M. Salibekyan, P.B. Panfilow Object-attribute architecture for design and modeling of distribute automation system. // Automation and remote control. Volume 73, 2012, Number 3, 587-595, DOI: 10.1134/S0005117912030174
P.B. Panfilow, S.M. Salibekyan Dataflow Computing and its Impact on Automation Applications. Procedia Engineering. Volume 69 (2014), Pages 1286–1295. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1877705814003671
P.B. Panfilow, S.M. Salibekyan. A New Approach for Distributed Computing in Embedded Systems. Procedia Engineering. Volume 100 (2015), Pages 977-986. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S187770581500484
Салибекян С. М., Панфилов П. Б. Вопросы автоматно-сетевого моделирования вычислительных систем с управлением потоком данных // Информационные технологии и вычислительные системы. 2015. № 1. С. 3-9.
Салибекян С.М., Петрова С.Б. Объектно-атрибутная модель представления пространственно-временных отношений между объектами // Прикладная информатика. 2016. Т. 11. № 3 (63). С. 103-115.

Область применения результатов.

Параллельные и распределенные ВС, системы искусственного интеллекта, системы семантического анализа естественного языка, автоматический перевод, автоматика, интерфейс человек-компьютер, робототехника, кросс-платформенные программные приложения, функциональное проектирование на основе ПЛИС.

Контактная информация:

Салибекян Сергей Николаевич, доцент, к.т.н: ssalibekyan@hse.ru (495)772-95-90*15114