SCI Библиотека

Рассмотрено моделирование гравитационной задачи N тел с использованием алгоритмов PM и P3M. Реализация алгоритмов для GPU осуществлена с применением вычислительных шейдеров. Предложенный подход использует CPU-код только для синхронизации и запуска шейдеров и не содержит вычислительных частей, реализуемых на CPU; в том числе полностью отсутствует копирование данных между CPU и GPU. Приводятся параллельный алгоритм размещения частиц по ячейкам сетки и параллельный алгоритм распределения масс по узлам сетки. Основой алгоритмов является параллельное построение списков, соответствующих ячейкам сетки. Алгоритмы полностью распараллелены и не содержат частей, исполняемых в один поток. Для расчета одновременно с визуализацией часть вычислений сделана в вершинном шейдере. Выполнить их позволило использование буферных объектов в вершинном шейдере и специально подготовленных данных вместо вершин в качестве входа. Приведены результаты численных расчетов на примере образования галактических скоплений в расширяющейся согласно модели Фридмана плоской вселенной. В качестве модели вселенной брался куб с периодическими краевыми условиями по всем осям. Максимальное число частиц, с которым проводились расчеты, - 108. Для моделирования использовались современный кроссплатформенный API Vulkan и язык GLSL. Результаты расчетов на процессорах Apple M1 и Ryzen 3700X сравниваются с результатами расчетов на обычных видеокартах Apple M1 и NVIDIA RTX 3060. Параллельный алгоритм для CPU реализован с помощью OpenMP. Проведено сравнение производительности алгоритма с результатами других авторов, причем делаются качественные сравнения самих результатов вычислений и сравнение времени работы алгоритмов. Также приведено сравнение времени работы программы для GPU и похожей программы для кластера из многих узлов.

Объектом исследования являются тонкие пленки (~10-15 nm) монооксида германия, полученные методом термического испарения в вакууме композитных слоев GeO2, содержащих нанокластеры Ge, и осаждения паров GeO на холодную подложку. По данным рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии установлено, что структуру ближнего порядка пленок монооксида германия можно описать моделью неупорядоченной случайной сетки. Стехиометрический параметр x в пленках GeOx составил 1.07±0.05. Данные спектроскопии комбинационного рассеяния света и инфракрасной спектроскопии свидетельствуют о разной глубине протекания процесса диспропорционирования GeO при отжиге от 5 до 30 min и температуре 200-400oC в вакууме. Отжиги продолжительностью 45 min и более при тех же температурах приводили к частичному окислению аморфных кластеров Ge в матрице оксида.

Усиление неблагоприятных демографических тенденций в Центрально-Восточной Европе порождает серьезные экономические и социальные вызовы, требуя неотложных мер от государств региона. Семейная политика считается действенным инструментом, при грамотном использовании которого возможно существенное повышение уровня жизни семей с детьми, создание условий для личностного развития их членов и в целом укрепление демографического потенциала страны. Целью данной статьи является характеристика демографических процессов, а также модели и направлений семейной политики в странах Центрально-Восточной Европы. Семейную политику анализировали с позиции концепции государства всеобщего благосостояния (welfare state) с применением инструментов статистического анализа международных баз данных. Результаты исследования показали, что в текущем веке в рассматриваемом регионе при отрицательном естественном приросте и высоком уровне эмиграции наблюдается стабилизация показателей рождаемости, а в ряде государств - их рост, хотя и не достаточный для замещения поколений. Испытывая влияние общеевропейских процессов сближения паттернов семейной политики, Центрально-Восточный регион выделяется моделью материнской заботы с минимальным участием отцов в воспитании детей. Матерям предоставляются продолжительные (более протяженные, чем в западном регионе Европы) отпуска по уходу за детьми, однако относительно небольшие размеры пособий (в сравнении с более богатыми европейскими государствами) нередко подталкивают женщин к преждевременному возобновлению трудовой деятельности. В регионе значительно расширилась сеть учреждений дошкольного образования, тем не менее женщины при выходе на работу сталкиваются с их нехваткой. Извлечение уроков из опыта стран Центральной и Восточной Европы может способствовать совершенствованию семейной политики российского государства.

Современные суперкомпьютеры востребованы в самых разных областях науки и техники. Однако их вычислительные ресурсы зачастую используются не в полной мере. Причина нередко кроется в низкой эффективности выполнения пользовательских приложений. Решить возникшую проблему весьма непросто, что связано как с чрезвычайной сложностью строения современных суперкомпьютеров, так и с недостатком теоретических знаний и практического опыта в создании высокоэффективных параллельных приложений у пользователей вычислительных систем. Более того, пользователи зачастую и не знают, что их приложения работают неэффективно. Поэтому важно, чтобы администраторы суперкомпьютеров могли постоянно контролировать и анализировать весь поток выполняющихся приложений. Для этих целей можно использовать различные существующие системы мониторинга и анализа производительности, однако подобные решения в большинстве своем либо не предоставляют достаточный функционал в части изучения производительности, либо не переносимы. В данной работе описывается прототип разрабатываемого программного комплекса, который предоставляет широкие возможности по сбору и автоматическому анализу данных о производительности приложений и при этом является переносимым.

Исследована проблема существования и единственности полилинейных продолжений некоторых дискретных функций. Доказано, что для любой булевой функции существует соответствующее полилинейное продолжение и оно единственно. Предложен алгоритм нахождения полилинейного продолжения булевой функции и доказана его корректность. На основе предложенного алгоритма найдены явные формы полилинейных продолжений сначала для булевой функции, а затем для произвольной функции, определенной на множестве вершин n-мерного единичного куба, произвольного куба и параллелепипеда, и в каждом конкретном случае доказана единственность соответствующего полилинейного продолжения.

Внутренняя миграция сельского населения проанализирована с акцентом на ее различия в сельских пригородных и периферийных территориях в 2010-е годы, а также на особенности миграционного баланса сельских населенных пунктов разного размера. Рассмотрены возрастные особенности миграции с учетом этих различий. Расчеты выполнены с использованием индивидуальных деперсонифицированных данных мигрантов, позволяющих анализировать миграцию на детальном пространственном уровне, а также оценить влияние автовозврата на миграцию сельского населения и вскрыть его возможное искажающее влияние. Убыль сельского населения России в результате внутренней миграции в исследуемое десятилетие оценивается в 1,5-2,5 млн человек, периферийные села потеряли 2,5-3,5 млн. Сельские пригороды крупных городов и сельская глубинка принципиально различаются не только общим балансом миграции, но и ее структурными характеристиками. При том что периферийная сельская местность теряет молодое население, из малых сел часто уезжают семьи с детьми. На периферии идет переток населения из малых населенных пунктов в сравнительно крупные (т. е. он встроен в общестрановой переток населения вверх по поселенческой иерархии), но автовозврат сильно занижает его масштабы.

Effective output from data centers are determined by many complementary factors. Often, attention is paid to only a few, at first glance, the most significant of them. For example, this is the efficiency of the scheduler, the efficiency of resource utilization by user tasks. At the same time, a more general view of the problem is often missed: the level at which the interconnection of work processes in the HPC center is determined, the organization of effective work as a whole. missions at this stage can negate any subtle optimizations at a low level. This paper provides a scheme for describing workflows in the supercomputer center and analyzes the experience of large HPC facilities in identifying the bottlenecks in this chain. A software implementation option that gives the possibility of optimizing the organization of work at all stages is also proposed in the form of a support system for the functioning of the HPC site.

В статье на данных Федеральной службы государственной статистики анализируются процессы конвергенции в смертности в городах России с населением от 100 тыс. до 1 млн человек в допандемийный период (2012-2019 гг.), во время пандемии COVID-19 (2020 г.) и после ее окончания (2021-2022 гг.). Показано, что наибольшая конвергенция интервальной продолжительности жизни наблюдается в возрастных группах 0-15 и 15-35 лет, а группа 35-65 лет остается наиболее значимым резервом для снижения смертности и дальнейшей конвергенции. Также показано, что пандемия затормозила конвергенцию регионов по уровню смертности, дифференциация ожидаемой продолжительности жизни в возрастном интервале 35-65 лет практические не сокращается с годами, т. е. отстающие города не заимствуют практики городов-лидеров.

Для изучения электронного состояния атомов железа при их легировании в германии, в условиях сверхвысокого вакуума формировалась двойная пленочная система Fe-Ge, получаемая отжигом пленки Fe, нанесенной на пленку Ge, осажденной на поверхности кристалла Мо(110). Полученные результаты на основе использования сочетания методов спектроскопии обратного рассеяния ионов низкой энергии (СОРИНЭ), электронной Оже-спектроскопии (ЭОС), дифракции медленных электронов (ДМЭ), измерения работы выхода в варианте Андерсона указывают на то, что сформированная таким образом двойная пленка Fe-Ge характеризуется равномерным распределением атомов Fe и Ge по объему пленки. Показано, что изменение относительного содержания атомов Fe приводит к существенному изменению их электронного состояния. Впервые проведенные измерения величины абсолютного заряда атомов Fe, приобретаемого ими при их легировании в германии, свидетельствуют о том, что по мере роста содержания Fe величина заряда планомерно уменьшается от значения 0.34е для одиночного атома до 0.07е для одинакового соотношения Fe и Ge. Это сопровождается изменением длины межатомной связи Fe^+-Ge- в пределах от 0.141 nm до 0.118 nm. Последнее, являясь свидетельством структурных превращений Ge, характеризуемых изменением длин и углов связей решетки, может быть использовано для идентификации структурных единиц легированного германия при различных концентрациях легирующего компонента.

В статье рассмотрен подход к автоматизированному распараллеливанию программ для кластеров с помощью системы SAPFOR (System FOR Automated Parallelization). Главной целью системы SAPFOR является автоматизация процесса отображения последовательных программ на параллельные архитектуры в модели DVMH, которая является моделью программирования, основанной на директивах. Помимо этого, система SAPFOR позволяет выполнять автоматически некоторый класс преобразований над исходным кодом программы по запросу пользователя через графический интерфейс. На определенных классах задач пользователь системы SAPFOR может рассчитывать на полностью автоматическое распараллеливание, если программа была написана или приведена к потенциально параллельному виду. Также в статье описаны подходы к построению схем распределения данных и вычислений на распределенную память в модели DVMH. Эффективность полученных алгоритмов построения схем аспределения данных и вычислений продемонстрирована на примере некоторых приложений из пакета NAS Parallel Benchmarks.