В Пензенском государственном университете ученые разработали веб-приложение для моделирования и реализации реактивных агентов, заданных концептуальными графами. Программа предназначена для предварительного моделирования работы сетей и коммуникаций до их сборки и ввода в эксплуатацию. Ноу-хау позволяет сэкономить средства на этапе предпланирования и избежать ошибок при проектировании. Веб-приложение уже активно используют студенты ИТ-специальностей в учебном процессе. Об этом сообщили в журнале «Компьютерра» и в газете «Поиск» .
Жизнь современного человека невозможна без инфраструктуры. Все, что окружает нас — жилые дома, производственные здания, шоссе, школы, больницы — является частью городского пространства. Сложно представить нашу повседневную жизнь без какого-либо объекта.
Стоит отметить, прежде чем «вырастет» новый небоскреб или под землей появится новое ответвление водопроводных труб, их «появление» моделируют.
Моделирование до ввода системы в эксплуатацию критически важно. Оно позволяет заранее выявить узкие места и слабые узлы, спрогнозировать нагрузку и время обработки данных. Специалисты многократно тестируют разные сценарии работы без риска для действующей инфраструктуры. Такой подход помогает избежать дорогостоящих ошибок при развертывании, грамотно распределить ресурсы и сбалансировать нагрузку.
Существующие программные решения зарубежных компаний требуют лицензии, а многие из них в настоящее время недоступны для использования. Кроме того, они узкоспециализированы под моделирование сетей.
Научный коллектив кафедры «Вычислительная техника» ПГУ — магистрант Сабир Кулахметов , д-р техн. наук, профессор Сергей Зинкин , канд. техн. наук, доцент Надежда Карамышева — предлагает сделать этот процесс стабильнее и эффективнее. Они разработали веб-приложение, основанное на автоматном программировании. Автомат (математический граф с вершинами и ребрами) используется для описания топологии сети, а затем конвертируется в реактивный агент.
«Каждому узлу графа присваивается коэффициент, определяющий, на какой следующий узел отправляется пакет, а также временная задержка (вес), задающая время обработки пакета на данном узле» , — поясняет Сабир Кулахметов .
Пользователь может задать топологию требуемого автомата либо в графическом редакторе концептуальных графов с последующим экспортом файла описания, либо описать граф вручную. После этого задаются необходимые параметры вершин. Детали моделирования реактивных алгоритмов можно просмотреть в консоли разработчика, где выводится информация о пошаговой обработке.
Программа не требует модификации кода под конкретную задачу. По словам разработчика, достаточно представить задачу в форме автомата, который будет моделироваться. В этом заключается универсальность решения.
По результатам моделирования приложение выдает несколько итераций (вариантов) полного прохождения пакета от начальной вершины до конечной. Для каждой итерации доступны: общая и детальная статистика прохождения трафика; коэффициенты вершин; маршруты потоков данных; время, затрачиваемое на обработку пакета; нагрузка на отдельные узлы.
Поддерживается как ручной расчет (прохождение пакета по узлам сети), так и автоматизированное моделирование с использованием псевдослучайной генерации чисел для генерации трафика. Данные можно задавать как реальными значениями, так и коэффициентами для дальнейшего масштабирования на реальную сеть.
Веб-приложение от пензенских новаторов универсальное. Оно найдет применение в сетевых технологиях.
«Моделирование компьютерных сетей передачи и обработки данных, кластерных вычислений в дата-центрах и центрах обработки данных можно применять для распараллеливания вычислений на больших объемах данных или распределенного обучения алгоритмов искусственного интеллекта» , — рассказал Сабир Кулахметов .
В сфере инженерных коммуникаций веб-приложение открывает широкие возможности для наладки систем ЖКХ (электросети, водопровод или канализация). В модели компоненты предстают в виде узлов, а соединяющие их трубы и линии — в виде ребер автомата. Каждому элементу можно задать собственный вес, временную задержку и направление потока.
«Благодаря этому инженеры смогут заранее просчитать пропускную способность коллектора или отдельного узла, оценить нагрузку на инфраструктуру. Можно будет смоделировать, например, график работы мусоровозов и распределение транспортных ресурсов. И все это еще до начала реальных работ» , — уверен разработчик.
Веб-приложение также может использоваться в учебном процессе. Программисты могут на практике освоить принципы работы с автоматами и реактивными алгоритмами, пошагово разбирая логику переходов и оттачивая навыки моделирования сложных систем. Разработку уже используют студенты ПГУ.
Сабир Кулахметов добавил, что код написан для отечественных операционных систем. Веб-приложением сможет воспользоваться любой инженер или программист.
Разработка прошла первое пилотное тестирование. Графам задавались определенные значения, после чего приложение корректно выдавало общую и детальную статистику прохождения трафика, коэффициенты вершин, пути потоков данных и время обработки.
На инновационное предложение получено государственное свидетельство регистрации программы для ЭВМ.
Фотографии пресс-службы ПГУ
