Разработка виртуальной исследовательской среды для моделирования на платформе HybriLIT физических процессов в системах, основанных на джозефсоновских переходах

  • Yuri Aleksandrovich Butenko Объединенный институт ядерных исследований http://orcid.org/0000-0001-6555-2365
  • Dmitrii Mikhailovich Marov Объединенный институт ядерных исследований; Государственный университет "Дубна" http://orcid.org/0000-0002-7414-5144
  • Andrey Vasilevich Nechaevskiy Объединенный институт ядерных исследований http://orcid.org/0000-0001-6751-8195
  • Oksana Ivanovna Streltsova Объединенный институт ядерных исследований; Государственный университет "Дубна" http://orcid.org/0000-0003-4522-6735
  • Ilhom Raufovich Rahmonov Объединенный институт ядерных исследований; Физико-технический институт им. С.У. Умарова Национальной академии наук Таджикистана http://orcid.org/0000-0002-8014-9029
  • Maxim Victorovich Bashashin Объединенный институт ядерных исследований; Государственный университет "Дубна" http://orcid.org/0000-0002-2706-8668

Аннотация

В статье описывается разработка виртуальной исследовательской среды (ВИС) для решения задач математического моделирования сверхпроводниковой электроники и спинтроники, которые являются интенсивно развивающимися областями физики конденсированных сред. Несмотря на широкие возможности существующих пакетов прикладных программ для численного моделирования физических и технических систем, включающих построение моделей и визуализацию результатов расчетов, не всегда возможно исследовать конкретную физическую задачу, в силу того, что многие системы еще не представлены в пакетах программ, а также многие задачи требует специализированных алгоритмов их решения. Таким примером является спектр задач, связанных с исследованием систем, основанных на джозефсоновских переходах. Предлагаемая в статье виртуальная исследовательская среда сочетает в себе удобные инструменты на базе web-технологий для создание моделей, интерфейса для проведения расчетов на гетерогенной вычислительной платформе HуbriLIT, визуализации результатов расчетов и предоставляет различным исследовательским группам среду для организации совместных исследований, обмена моделями и результатами расчетов.

Сведения об авторах

Yuri Aleksandrovich Butenko, Объединенный институт ядерных исследований

инженер-программист Лаборатории информационных технологий

Dmitrii Mikhailovich Marov, Объединенный институт ядерных исследований; Государственный университет "Дубна"

инженер-программист Лаборатории информационных технологий

Andrey Vasilevich Nechaevskiy, Объединенный институт ядерных исследований

ведущий программист Лаборатории информационных технологий

Oksana Ivanovna Streltsova, Объединенный институт ядерных исследований; Государственный университет "Дубна"

старший научный сотрудник Лаборатории информационных технологий ОИЯИ; доцент кафедры распределенных информационных вычислительных систем, Институт системного анализа и управления; директор Международной школы по информационным технологиям "Аналитика больших данных", кандидат физико-математических наук

Ilhom Raufovich Rahmonov, Объединенный институт ядерных исследований; Физико-технический институт им. С.У. Умарова Национальной академии наук Таджикистана

старший научный сотрудник Лаборатории теоретической физики им. Н.Н.Боголюбова, кандидат физико-математических наук

Maxim Victorovich Bashashin, Объединенный институт ядерных исследований; Государственный университет "Дубна"

младший научный сотрудник Лаборатории информационных технологий; старший преподаватель факультета естественных и инженерных наук

Литература

[1] Adam Gh., et al. IT-ecosystem of the HybriLIT heterogeneous platform for high performance computing and training of IT-specialists. CEUR Workshop Proceedings. Selected Papers of the 8th International Conference "Distributed Computing and Grid-technologies in Science and Education" (GRID 2018). 2018; 2267:638-644. Available at: http://ceur-ws.org/Vol-2267/638-644-paper-122.pdf (accessed 12.09.2020). (In Eng.)
[2] Candela L., Castelli D., Pagano P. Virtual Research Environments: An Overview and a Research Agenda. Data Science Journal. 2013; 12:GRDI75-GRDI81. (In Eng.) DOI: http://doi.org/10.2481/dsj.GRDI-013
[3] Atanasova P.Kh., Panayotova S.A., Rahmonov I.R., Shukrinov Yu.M., Zemlyanaya E.V., Bashashin M.V. Periodicity in the Appearance of Intervals of the Reversal of the Magnetic Moment of a φ 0 Josephson Junction. JETP Letters. 2019; 110(11):722-726. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1134/S0021364019230073
[4] Dolbilov A., Kashunin I., Korenkov V., Kutovskiy N., Mitsyn V., Podgainy D., Stretsova O., Strizh T., Trofimov V., Vorontsov A. Multifunctional Information and Computing Complex of JINR: Status and Perspectives. CEUR Workshop Proceedings. Proceedings of the 27th International Symposium Nuclear Electronics and Computing (NEC’2019). 2019; 2507:16-22. Available at: http://ceur-ws.org/Vol-2507/16-22-paper-3.pdf (accessed 12.09.2020). (In Eng.)
[5] Shah H. Node.js Challenges in Implementation. Global Journal of Computer Science and Technology: (E) Network, Web & Security. 2017; 17(2):73-83. Available at: https://computerresearch.org/index.php/computer/article/view/1735/1719 (accessed 12.09.2020). (In Eng.)
[6] McCune R.R. Node.js Paradigms and Bench-marks. University of Notre Dame; 2011. (In Eng.)
[7] Iserte S., Prades J., Reaño C., Silla F. Increasing the Performance of Data Centers by Combining Remote GPU Virtualization with Slurm. In: 2016 16th IEEE/ACM International Symposium on Cluster, Cloud and Grid Computing (CCGrid). Cartagena, Colombia; 2016. p. 98-101. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/CCGrid.2016.26
[8] Oliveira D., Duarte J., Abelha A., Machado J. Improving Nursing Practice through Interoperability and Intelligence. In: 2017 5th International Conference on Future Internet of Things and Cloud Workshops (FiCloudW). Prague, Czech Republic; 2017. p. 194-199. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/FiCloudW.2017.92
[9] Buzdin A.I. Proximity effects in superconductor-ferromagnet heterostructures. Reviews of Modern Physics. 2005; 77(3):935-976. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1103/RevModPhys.77.935
[10] Buzdin A.I. Direct Coupling Between Magnetism and Superconducting Current in the Josephson φ 0 Junction. Physical Review Letters. 2008; 101(10):107005. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.107005
[11] Wilkins‐Diehr N. Special Issue: Science Gateways - Common Community Interfaces to Grid Resources. Concurrency and Computation: Practice and Experience. 2007; 19(6):743-749. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1002/cpe.1098
[12] Baranov A.V., Balashov N.A., Kutovskiy N.A. et al. JINR cloud infrastructure evolution. Physics of Particles and Nuclei Letters. 2016; 13(5):672-675. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1134/S1547477116050071
[13] Balashov N.A. et al. JINR Member States cloud infrastructure. CEUR Workshop Proceedings. 2017; 2023:202-206. Available at: http://ceur-ws.org/Vol-2023/122-128-paper-19.pdf (accessed 12.09.2020). (In Eng.)
[14] Borgman C.L., Darch P.T., Sands A.E., Pasquetto I.V., Golshan M.S., Wallis J.C., Traweek S. Knowledge infrastructures in science: data, diversity, and digital libraries. International Journal on Digital Libraries. 2015; 16(3-4):207-227. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1007/s00799-015-0157-z
[15] Berry D.M. The Social Epistemologies of Software. Social Epistemology. 2012; 26:(3-4):379-398. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1080/02691728.2012.727191
[16] Danding J., Jingtao Z., Ying Z., Enming L. A Virtual Model of Manufacturing System Based on Hybrid Automata. In: Proceedings of the 6th International Conference on Control, Mechatronics and Automation (ICCMA 2018). Association for Computing Machinery, New York, NY, USA; 2018. p. 139-143. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1145/3284516.3284521
[17] Jiang H., Qin S., Fu J., Zhang J., Ding G. How to model and implement connections between physical and virtual models for digital twin application. Journal of Manufacturing Systems. 2021; 58(B):36-51. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2020.05.012
[18] Viswanathan J., Harrison W.S., Tilbury D.M., Gu F. Using hybrid process simulation to evaluate manufacturing system component choices: Integrating a virtual robot with the physical system. In: Proceedings of the 2011 Winter Simulation Conference (WSC). Phoenix, AZ, USA; 2011. p. 2822-2833. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/WSC.2011.6147986
[19] Yin C., Liu J., Jin S. A virtualized data center energy‐saving mechanism based on switching operating mode of physical servers and reserving virtual machines. Concurrency and Computation: Practice and Experience. 2020; e5785. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1002/cpe.5785
[20] Korenkov V.V., Podgainy D.V., Streltsova O.I. Educational Program on HPC Technologies Based on the Heterogeneous Cluster HybriLIT (LIT JINR). Sovremennye informacionnye tehnologii i IT-obrazovanie = Modern Information Technologies and IT-Education. 2017; 13(4):141-146. (In Russ., abstract in Eng.) DOI: https://doi.org/10.25559/SITITO.2017.4.633
[21] Korenkov V., Dolbilov A., Mitsyn V., Kashunin I., Kutovskiy N., Podgainy D., Streltsova O., Strizh T., Trofimov V., Zrelov P. The JINR distributed computing environment. EPJ Web of Conferences. 2019; 214:03009. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1051/epjconf/201921403009
[22] Moreno-Vozmediano R., Montero R.S., Llorente I.M. IaaS Cloud Architecture: From Virtualized Datacenters to Federated Cloud Infrastructures. Computer. 2012; 45(12):65-72. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1109/MC.2012.76
[23] Park S.C. A methodology for creating a virtual model for a flexible manufacturing system. Computers in Industry. 2005; 56(7):734-746. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1016/j.compind.2005.04.002
[24] Barker M., et al. The global impact of science gateways, virtual research environments and virtual laboratories. Future Generation Computer Systems. 2019; 95:240-248. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1016/j.future.2018.12.026
[25] Buyya R., Yeo C.S., Venugopal S., Broberg J., Brandic I. Cloud computing and emerging IT platforms: Vision, hype, and reality for delivering computing as the 5th utility. Future Generation Computer Systems. 2009; 25(6):599-616. (In Eng.) DOI: https://doi.org/10.1016/j.future.2008.12.001
Опубликована
2020-11-30
Как цитировать
BUTENKO, Yuri Aleksandrovich et al. Разработка виртуальной исследовательской среды для моделирования на платформе HybriLIT физических процессов в системах, основанных на джозефсоновских переходах. Международный научный журнал «Современные информационные технологии и ИТ-образование», [S.l.], v. 16, n. 3, p. 633-642, nov. 2020. ISSN 2411-1473. Доступно на: <http://sitito.cs.msu.ru/index.php/SITITO/article/view/670>. Дата доступа: 25 sep. 2021 doi: https://doi.org/10.25559/SITITO.16.202003.633-642.
Раздел
Исследования и разработки в области новых ИТ и их приложений