Интерфейсы научных сервисов системы моделирования новых материалов на цифровой платформе

Рассмотрены вопросы формирования системных интерфейсов цифровой платформы для управления процессом оказания научного сервиса, включающего, в том числе, интеграцию научных сервисов для решения комплексной исследовательской задачи, например многомасштабного моделирования свойств новых материалов или проведения междисциплинарных исследований. На основе приведенной в работе функциональной структуры интеграции научных сервисов цифровой платформы (применительно к многомасштабному моделированию) сформулированы требования к системному интерфейсу, а также предложена архитектура системного интерфейса интеграции научных сервисов цифровой платформы. Предложена модель системного интерфейса для информационного взаимодействия с сервисами и наборами данных цифровой платформы в процессах управления процессом оказания научных сервисов. Эта модель основывается на современных решениях управления виртуальной инфраструктурой, которая базируется на технологиях контейнерной обработки и микросервисов, а также средств оркестровки и коммуникации контейнеров (service mesh), технологиях гибкой (agile) интеграции. Основной функцией такой цифровой платформы является обеспечение процессов подготовки и проведения исследований за счет формализации сценариев взаимодействия исследователей, поставщиков (источников) исходных данных, потребителей результатов, наряду с инструментами поддержки системных интерфейсов цифровой платформы. В проекте предложены средства организации взаимодействия сервисов, зарегистрированных на платформе, с целью обеспечения выполнения научного исследования. Синхронизация процессов предоставления услуг, обеспечение передачи данных между сервисами и получение конечного результата также реализуются за счет процессов управления цифровой платформы, в основе которой лежит предложенный системный интерфейс. Впервые разработана модель системных интерфейсов. Предложенный интерфейс взаимодействия позволяет эффективно консолидировать высокопроизводительные вычислительные ресурсы и математические модели на основе технологий цифровой платформы. Это особенно актуально для организации решения задач многомасштабного моделирования как комплекса моделей, каждая из которых функционирует в одном пространственно-временном масштабе.

1. Зацаринный А. А., Киселев Э. В., Козлов С. В., Колин К. К. Информационное пространство цифровой экономики России. Концептуальные основы и проблемы формирования / под общ. ред. А. А. Зацаринного. М.: ФИЦ ИУ РАН: ООО «НИПКЦ Восход-А», 2018. 236 с.

2. Абгарян К. К., Гаврилов Е. С. Интеграционная платформа для многомасштабного моделирования нейроморфных систем // Информатика и ее применения. 2020. Т. 14, № 2. С. 104—110. DOI: 10.14357/19922264200215

3. Абгарян К. К., Гаврилов Е. С. Информационная поддержка интеграционной платформы многомасштабного моделирования // Системы и средства информатики. 2019. Т. 29, № 1. С. 53—62. DOI: 10.14357/08696527190105

4. Зацаринный А. А., Кондрашев В. А., Сорокин А. А., Денисов С. А. Методы консолидации научных сервисов // Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2019. Т. 22, № 4. С. 302—307. DOI: 10.17073/1609-3577-2019-4-302-307

5. Кондрашев В. А. Архитектура системы предоставления сервисов цифровой платформы для научных исследований // Системы и средства информатики. 2018. Т. 28, № 3. С. 131—140. DOI: 10.14357/08696527180310

6. Зацаринный А. А., Кондрашев В. А., Сорокин А. А. Алгоритмы управления сервис-ориентированными процессами детерминированных научных сервисов в гибридных вычислительных средах цифровых платформ // Системы высокой доступности. 2020. Т. 16, № 3. С. 5—17. DOI: 10.18127/j20729472-202003-01

7. Кондрашев В. А., Рождественский С. М. Архитектура сетевого обеспечения и средства распределенного программирования в мобильной операционной системе // В сб.: Машино-независимые операционные системы. М.: МЦНТИ, 1987. C. 31—49.

8. Ершов О., Кондрашев В., Рождественский С. Вызов удаленных процедур — модели, аспекты реализации // В сб.: Сети ЭВМ. Аппаратные и программные средства для сетевых процессоров, локальные вычислительные сети, распределенная обработка на базе сетевых средств / под общей ред. В. Д. Праченко. М.: ИПИ РАН, 1988. C. 80—97.

9. Зацаринный А. А., Ионенков Ю. С., Козлов С. В. Некоторые вопросы проектирования информационно-телеком­муникационных систем. М.: ИПИ РАН, 2010. 218 с.

10. Бондаренко Т. В., Бондаренко О. А., Волович К. И., Гринев С. А., Кондрашев В. А. и др. Аспекты использования парадигмы электронного сообщения для интеграции приложений в корпоративных информационных системах. М.: ИПИ РАН, 2006. 79 с.

11. Fielding R. T. Architectural styles and the design of network-based software architectures. Diss. Ph.D. University оf California, 2000. URL: https://www.ics.uci.edu/~fielding/pubs/dissertation/top.htm (дата обращения: 15.01.2020).

12. Lewis J., Fowler M. Microservices. URL: https://martinfowler.com/articles/microservices.html (дата обращения: 15.01.2020).

13. Clark K. Moving to a lightweight, agile integration architecture. URL: http:// https://developer.ibm.com/articles/cl-lightweight-integration-2/ (дата обращения: 15.01.2020)

14. Волович К. И., Шабанов А. П., Мальковский С. И. Конвергентные вычисления в гибридном высокопроизводительном вычислительном комплексе // Системы высокой доступности. 2020. Т. 16, № 2. С. 22—32. DOI: 10.18127/j20729472-202002-02

15. Volovich K. I., Denisov S. A., Malkovsky S. I. Formation of an individual modeling environment in a hybrid high-performance computing system // Russian Microelectronics. 2020. V. 49, N 8. P. 580—583. DOI: 10.1134/S1063739720080107

16. Волович К. И. Некоторые системотехнические вопросы предоставления вычислительных ресурсов для научных исследований в гибридной высокопроизводительной облачной среде // Системы и средства информатики. 2018. Т. 28, Вып. 4. С. 97—108. DOI: 10.14357/08696527180410

17. Положение о Центре коллективного пользования «Информатика». URL: http://www.frccsc.ru/ckp (дата обращения: 15.01.2020).