Ученые подведомственного Минобрнауки России Пензенского государственного университета (ПГУ) 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.
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, многие из них в настоящее время недоступны для использования, а кроме того, они узкоспециализированы под моделирование сетей.
Научный коллектив кафедры «Вычислительная техника» ПГУ под руководством доктора технических наук, профессора Сергея Зинкина разработал веб-приложение, основанное на автоматном программировании. Автомат, представляющий собой 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, — пояснил один из разработчиков, магистрант 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 — 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 универсально и 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 приложение открывает возможности для наладки систем ЖКХ — электросетей, водопровода или канализации. 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 на практике осваивают принципы работы с автоматами и реактивными алгоритмами, пошагово разбирая логику переходов и оттачивая навыки моделирования сложных систем.
Сабир Кулахметов добавил, что код написан для отечественных операционных систем, а воспользоваться веб-приложением сможет 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.
Источник: Минобрнауки России
