ВЫДЕЛЕНИЕ ЯВНОГО УРОВНЯ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРОЕКТЕ ALGO500 (2023)
Исследование и описание свойств алгоритмов крайне важно для их эффективной реализации на различных типах целевых программно-аппаратных платформ. Этой актуальной задаче посвящен проект создания Открытой энциклопедии свойств алгоритмов AlgoWiki, начатый в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова в 2014 году. В рамках проекта была предложена единая универсальная схема описания свойств алгоритмов, в которой особое внимание уделялось свойствам, связанным с параллелизмом. Множество описанных по данной схеме алгоритмов послужило основой описания структуры предметной области в рамках иерархической схемы «Задача-Метод-Алгоритм-Реализация». Однако для дальнейшего развития проекта AlgoWiki потребовалось выделить реализации алгоритмов, ранее включенные в описания свойств алгоритмов, в отдельную сущность. В данной статье изложена схема описания свойств реализаций алгоритмов, также как и модификация изначальной схемы описания свойств самих алгоритмов. Преобразование описаний в энциклопедии AlgoWiki по данной схеме было выполнено для всех страниц проекта, и оно позволяет как более качественно описывать свойства реализаций алгоритмов, так и интегрировать проект энциклопедии AlgoWiki с проектом Algo500, реализующим масштабируемую цифровую платформу для совместного анализа свойств алгоритмов и компьютерных архитектур.
Идентификаторы и классификаторы
Целью данной работы является разработка новой схемы описания свойств реализаций алгоритмов, описанных в энциклопедии AlgoWiki. Использование предлагаемой схемы позволяет закончить реализацию структуры иерархического представления предметной области. Помимо этого, выделение реализаций алгоритмов необходимо для их использования в рамках проекта создания масштабируемой цифровой платформы Algo500 [7, 8], в которой осуществляется интеграция энциклопедии AlgoWiki с идеями, используемыми в известных рейтингах высокопроизводительных вычислительных систем.
Статья организована следующим образом. В разделе 1 рассмотрена ранее разработанная в рамках энциклопедии AlgoWiki единая универсальная схема описания свойств алгоритмов. В разделе 2 описано иерархическое представление предметной области в виде цепочек «Задача–Метод–Алгоритм–Реализация». Раздел 3 посвящен выделению явного уровня реализации алгоритмов в энциклопедии AlgoWiki. В разделе 4 предложена новая структура описания выделенных реализаций алгоритмов. Раздел 5 описывает направления развития энциклопедии AlgoWiki в рамках проекта Algo500. В заключении приводится краткая сводка результатов, полученных в работе, и указаны направления дальнейших исследований.
Список литературы
- Voevodin V., Antonov A., Dongarra J. AlgoWiki: an Open Encyclopedia of Parallel Algorithmic Features // Supercomput. Front. and Innov. 2015. Vol. 1, no. 2. P. 4-18. DOI: 10.14529/jsfi150101 EDN: UCUUWZ
- Воеводин В. Открытая энциклопедия свойств алгоритмов AlgoWiki: от мобильных платформ до экзафлопсных суперкомпьютерных систем // Вычислительные методы и программирование 2015. Т. 16, № 1. С. 99-111. DOI: 10.26089/NumMet.v16r111 EDN: YTTXFZ
- Voevodin V., Antonov A., Dongarra J. Why is it hard to describe properties of algorithms? // Procedia Computer Science. 2016. Vol. 101. P. 4-7. DOI: 10.1016/j.procs.2016.11.002 EDN: YUKPFZ
- MediaWiki. URL: https://www.mediawiki.org (дата обращения: 01.12.2022).
- Wikipedia. URL: https://wikipedia.org (дата обращения: 01.12.2022).
- Открытая энциклопедия свойств алгоритмов. URL: http://algowiki-project.org (дата обращения: 01.12.2022).
- Antonov A., Nikitenko D., Voevodin Vl. Algo500 - a New Approach to the Joint Analysis of Algorithms and Computers // Lobachevskii Journal of Mathematics. 2020. Vol. 41, no. 8. P. 1435-1443. DOI: 10.1134/S1995080220080041 EDN: RUNCBV
- Antonov A.S., Maier R.V. Development and Implementation of the Algo500 Scalable Digital Platform Architecture // Lobachevskii J Math. 2022. Vol. 43. P. 837-847. DOI: 10.1134/S1995080222070058 EDN: GHOXKR
- Воеводин В., Воеводин Вл. Параллельные вычисления. Санкт-Петербург: БХВПетербург, 2002. 608 с.
-
Antonov A.S., Volkov N.I. An AlgoView Web-visualization System for the AlgoWiki Project // Communications in Computer and Information Science. 2017. Vol. 753. P. 3-13. DOI: 10.1007/978-3-319-67035-5_1 EDN: XPJSRP
-
Antonov A., Volkov N. Interactive 3D Representation as a Method of Investigating Information Graph Features // Communications in Computer and Information Science. 2018. Vol. 965. P. 587-598. DOI: 10.1007/978-3-030-05807-4_50 EDN: WUHRWJ
-
Antonov A.S., Volkov N.I. Information Graph Visualization Using AlgoView Software Tool // Lobachevskii J Math. 2020. Vol. 41, no. 6. P. 1427-1434. DOI: 10.1134/S199508022008003X EDN: RILZMQ
-
Cholesky A.-L. Sur la r'esolution num'erique des syst'emes d'equations lin'eaires // La SABIX, Bulletins d'eja publi'es, Sommaire du bulletin. 2005. No. 39. P. 81-95.
-
Antonov A., Frolov A., Konshin I., Voevodin Vl. Hierarchical Domain Representation in the AlgoWiki Encyclopedia: From Problems to Implementations // Communications in Computer and Information Science. 2018. Vol. 910. P. 3-15. DOI: 10.1007/978-3-319-99673-8_1 EDN: YBNJXV
-
Popov A., Nikitenko D., Antonov A., Voevodin Vl. Formal model of problems, methods, algorithms and implementations in the advancing AlgoWiki open encyclopedia // CEUR Workshop Proc. 2018. Vol. 2281. P. 1-11.
-
Antonov A.S., Maier R.V. A New Representation of Algorithmic Approaches in the AlgoWiki Encylopedia // Lobachevskii J Math. 2021. Vol. 42, no. 7. P. 1483-1491. DOI: 10.1134/S1995080221070039 EDN: MPVLDL
-
Antonov A., Voevodin Vad., Voevodin Vl., Teplov A. A Study of the Dynamic Characteristics of Software Implementation as an Essential Part for a Universal Description of Algorithm Properties // 24th Euromicro International Conference on Parallel, Distributed, and NetworkBased Processing Proceedings, February 17-19, 2016. P. 359-363. DOI: 10.1109/PDP.2016.24
-
Воеводин В.В., Швец П.А. Метод покрытий для оценки локальности использования данных в программах // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2014. Т. 18, № 1(62). С. 224-229.
-
Antonov A., Teplov A. Generalized approach to scalability analysis of parallel applications // Lecture Notes in Computer Science. 2016. Vol. 10049. P. 291-304. DOI: 10.1007/978-3-31949956-7_23 EDN: YUWRQP
-
Antonov A., Dongarra J., Voevodin V. AlgoWiki Project as an Extension of the Top500 Methodology // Supercomputing Frontiers and Innovations. 2018. Vol. 5, no. 1. P. 4-10. DOI: 10.1529/jsfi180101 EDN: XNQPEL
-
Home - | TOP500. URL: https://top500.org (дата обращения: 01.12.2022).
-
Dongarra J.J., Bunch J.R., Moler G.B., Stewart G.W. LINPACK Users' Guide. Society for Industrial and Applied Mathematics, 1979-1993.
-
Graph 500 | large-scale benchmarks. URL: https://graph500.org (дата обращения: 01.12.2022).
-
Murphy R.C., Wheeler K.B., Barrett B.W., Ang J.A. Introducing the Graph 500. Cray User's Group (CUG). May 5, 2010. Vol. 19. P. 45-74.
-
HPCG Benchmark. URL: https://www.hpcg-benchmark.org (дата обращения: 01.12.2022).
-
Heroux M., Dongarra J. Toward a New Metric for Ranking High Performance Computing Systems. UTK EECS Tech Report and Sandia National Labs Report SAND2013-4744, June 2013.
-
Voevodin V., Antonov A., Nikitenko D., et al. Supercomputer Lomonosov-2: Large Scale, Deep Monitoring and Fine Analytics for the User Community // Supercomputing Frontiers and Innovations. 2019. Vol. 6, no. 2. P. 4-11. DOI: 10.14529/jsfi190201 EDN: SYPENS
Выпуск
Другие статьи выпуска
В теории алгебраических байесовских сетей существуют алгоритмы, позволяющие проводить глобальный апостериорный вывод с использованием вторичных структур. При этом построение вторичных структур предполагает использование третичной структуры. Следовательно, возникает вопрос об обособленном применении третичной структуры в задаче апостериорного вывода. Этот вопрос рассматривался ранее, но было приведено только общее описание алгоритма, при этом учитывались лишь модели со скалярными оценками вероятности истинности. В данной работе приведен алгоритм, расширяющий вышеупомянутый до возможности его использования в случае интервальных оценок. Помимо этого, важным свойством алгебраической байесовской сети является ацикличность, и корректность работы перечисленных алгоритмов обеспечивается только для ацикличных сетей. Поэтому необходимо также уметь проверять ацикличность алгебраической байесовской сети с применением третичной структуры. Описание этого алгоритма также представлено в работе, в его основе лежит ранее доказанная теорема, которая связывает количество моделей фрагментов знаний в сети с количеством непустых сепараторов и количеством компонент связности сильных сужений в цикличной АБС, а также доказанная в данной статье теорема о принадлежности двух моделей фрагментов знаний к одной компоненте связности сильного сужения. Для всех разработанных алгоритмов доказана корректность работы, а также вычислена их оценка временной сложности.
Качественные психофизиологические исследования сопряжены с созданием доступных и хорошо организованных баз данных, требующих большую предварительную работу по разработке измерительных комплексов, включающих не только средства для измерения психофизиологических параметров человека, но и его эмоционального состояния, которое отображается в выражении лица, речи и поведенческих паттернах респондентов. Измерительные комплексы должны также включать и средства обработки экспериментального материала. Суть исследования состояла в проведении эксперимента по созданию прототипа базы речевых данных русскоязычных респондентов, получения ответов на методические вопросы, возникающие у специалистов при использовании базы для задачи распознавания состояния утомления человека. Разработан аппаратно-программный комплекс, позволяющий синхронно регистрировать психофизиологические параметры, видеозаписи поведенческих реакций и аудиозапись речи человека. В качестве модели физического утомления использовался кардиореспираторный тест с физической нагрузкой. До прохождения и после завершении теста добровольцы зачитывали набор стандартных фонетически представительных текстов. Полученные аудиозаписи обрабатывались с помощью специализированной нейронной сети, способной анализировать интегральные спектральные характеристики звука. Результаты эксперимента показали возможность распознавания состояния утомления человека по его речи, что позволяет перейти к созданию большого банка аудиозаписей и совершенствованию алгоритмов распознавания состояния утомления.
В статье описываются современные нейросетевые модели на основе BERT и рассматривается их применение для задач обработки естественного языка (NLP), таких как ответы на вопросы и распознавание именованных сущностей. В статье представлен метод решения задачи автоматического создания структурныхмоделей текстовых документов. Предлагаемый метод является гибридным и основан на совместном использовании нескольких моделей NLP. Метод строит структурную модель документа, извлекая предложения,соответствующие различным аспектам документа. Извлечение информации осуществляется с использованием вопросно-ответной модели BERT с вопросами, подготовленными отдельно для каждого аспекта.Ответы фильтруются с помощью модели распознавания именованных сущностей BERT и используютсядля формирования содержимого каждого поля структурной модели. В статье предложены два алгоритмаформирования содержимого поля - алгоритм выбора исключающего ответа и алгоритм формированияобобщающего ответа, которые используются для коротких и объемных полей соответственно. В статье также описывается программная реализация предлагаемого метода и обсуждаются результаты экспериментов,проведенных для оценки качества метода.
Прогнозирование живого веса помогает контролировать здоровье животных, эффективно проводить генетическую селекцию и определять оптимальное время убоя. На крупных фермах для измерения живого веса используются точные и дорогостоящие промышленные весы. Взвешивание животного из-за стресса ведет к потере его веса и продуктивности на 5-10%. Однако, перспективной альтернативой является оценка живого веса с помощью морфометрических измерений животного, а затем применение уравнений регрессии, связывающих такие измерения с живым весом. Ручные измерения животных с помощью рулетки отнимают много времени и вызывают стресс у животных. Поэтому в настоящее время для бесконтактных морфометрических измерений все чаще используются технологии компьютерного зрения. В статье предлагается новая модель для прогнозирования живого веса на основе регрессии изображений с использованием методов глубокого обучения. Для регрессии изображений использовались RGB изображения и карты глубины вид сбоку для прогнозирования живого веса крупного рогатого скота. Показано, что на реальных наборах данных предложенная модель достигает точности измерения веса с ошибкой MAE 35.5 и MAPE 8.4 на тестовом наборе данных.
Издательство
- Издательство
- ЮУрГУ
- Регион
- Россия, Челябинск
- Почтовый адрес
- 454080, Уральский федеральный округ, Челябинская область, г. Челябинск, просп. В.И. Ленина, д. 76
- Юр. адрес
- 454080, Уральский федеральный округ, Челябинская область, г. Челябинск, просп. В.И. Ленина, д. 76
- ФИО
- Александр Рудольфович Вагнер (Ректор)
- E-mail адрес
- admin@susu.ru
- Контактный телефон
- +7 (351) 2635882
- Сайт
- https://www.susu.ru