1. Федеральное государственное унитарное предприятие
Научно-исследовательский институт радио (НИИР)
Практическая реализация в России
«облачных» вычислений и миварных
технологий на базе вычислительного
центра ФГУП НИИР
Варламов Олег Олегович,
Начальник Вычислительного центра,
доктор технических наук
Ovar@niir.ru, Ovar@narod.ru

2. Вычислительный центр ФГУП НИИР
Первый в Восточной Европе Центр компетенции по
высокопроизводительным вычислениям компании
Sun Microsystems.
Подсистема 3D-Визуализации - единый
программно-технический комплекс
обработки данных.
Первый суперкомпьютер в отрасли связи.
2

3. Вычислительный кластер и
3D-визуализация
Вычислительный кластер:
● 312 процессоров AMD
Opteron;
● 2 Тбайта оперативной
памяти;
● 20 Тбайт дискового
хранилища.
Задачи, решаемые с
помощью вычислительного
кластера:
● массивно-параллельные
вычисления;
● моделирование процессов
различной степени Подсистема Визуализации ФГУП
сложности; НИИР предназначена для трехмерного
● проектирование и разработка отображения результатов
автоматизированных моделирования, а также обеспечения
информационных систем; технологических возможностей
● использование ресурсоѐмких углубленной аналитической обработки
моделей, программ и систем информации в режиме реального
управления базами данных. времени.
3

4. Модель универсального описания
хранения и передачи информации
Базируется на понятиях: База Хранение
данных
данных
● отправитель информации;
Петров
● время передачи;
● получатель информации. Передача
данных
Передача информации:
отправитель и получатель Петров Иванов
различны, а время
передачи мало.
Иванов Массовая
рассылка
Хранение информации: Петров ЛВС,
отправитель и получатель интернет
совпадают, время Пупкин
передачи велико.
Сидоров
4

5. Понятие Cloud Computing
Cloud Computing (Облачные вычисления) можно определить как набор
аппаратных ресурсов или ИТ-сервисов, предоставляемых пользователям по
требованию из глобальной (External Cloud) или локальной (Internal
Cloud) сети таким образом, что потребители ИТ-ресурсов не задумываются о
характере и месте их происхождения.
В целом, Cloud Computing характеризуется тремя основными трендами
современных ИТ:
1. Utility Computing: отношение к потреблению ИТ-ресурсов как к получению
электричества из розетки или воды из крана. То есть необходимые
аппаратные мощности выделяются по требованию из облака. А когда
мощности не требуются, они не потребляются и не оплачиваются.
2. Software as a Service (SaaS): компания прекращает покупать программное
обеспечение как коробочные или заказные продукты, а начинает «потреблять»
его из облака на основе подписки.
3. Виртуализация – платформа для облачных вычислений, позволяющая гибко
разделять и гарантировать ресурсы, предоставлять их по требованию и
контролировать их использование. С ее помощью возможно создание
изолированных виртуальных окружений пользователей, реализующих
определенные ИТ-сервисы, а также разделение ресурсов на логическом уровне
для более гибкого управления.
5

6. Облачные вычисления и Интернет
Под «облаком» подразумевается не Интернет, а набор аппаратного
и программного обеспечения, который обеспечивает обработку и
исполнение клиентских заявок.
Концептуально облачные вычисления делят на предоставляющие в
качестве сервиса:
● инфраструктуру – IaaS (Infrastructure as a service),
● платформу - PaaS (Platform as a service),
● программное обеспечение –SaaS (Software as a service),
● а также многие придуманные и ещѐ не придуманные интернет-
технологии для удалѐнных пользовательских вычислений.
6

7. Достоинства и недостатки
облачных вычислений
Достоинства:
● отсутствие высоких капитальных затрат на приобретение ИТ-
инфраструктуры (оборудование и ПО);
● не нужно заботиться ни о резервном копировании, ни об
отказоустойчивости ЦОД, ни об установке и настройке ПО – все
предоставляет надежный провайдер в облаке;
● внешнее облако рассчитано на пиковые нагрузки пользующихся
его услугами компаний, что обеспечит их большую защиту от
сбоев при обработке информации.
Недостатки:
● не все данные можно доверить стороннему провайдеру в
интернете для хранения или обработки;
● не каждое приложение позволяет сохранить промежуточные этапы
обработки и финальный результат, а онлайновые результаты
удобны не всегда;
● не везде есть надежный высокоскоростной интернет;
● создается сильная привязка пользователя к провайдеру услуг.
7

8. Техническая компьютерная разведка
Техническая компьютерная разведка (ТКР) – это добывание
информации из компьютерных систем и сетей, характеристик их программно-
аппаратных средств и характеристик пользователей.
Источники информации для ТКР:
● данные, сведения и информация, обрабатываемые, в том числе передаваемые и
хранимые, в компьютерных системах и сетях;
● характеристики программных, аппаратных
и программно-аппаратных комплексов;
● характеристики пользователей компьютерных систем и сетей.
По принципам построения программно-аппаратных комплексов,
каналам распространения информации и функциональному назначению
выделяют девять видов ТКР (угроз):
1. семантическую; 6. потоковую;
2. алгоритмическую; 7. аппаратную;
3. вирусную; 8. форматную;
4. разграничительную; 9. пользовательскую.
5. сетевую;
8

9. Основные понятия
миварной теории
Основой многомерного эволюционного миварного подхода является то, что
реальный мир существует сам по себе, а при изучении и познании некоторой
предметной области человек представляет себе описание этого мира в виде
начального трехмерного пространства с осями :
<ВЕЩЬ, СВОЙСТВО, ОТНОШЕНИЕ> (<V, S, O>).
Эти три понятия - абстракции удобные для описания реального мира.
Наименьший элемент этого
пространства –
S (СВОЙСТВО)
мивар, трехмерная
(многомерная) точка, например
0 V (ВЕЩЬ) некоторая конкретная
вещь, обладающая некоторым
конкретным
O (ОТНОШЕНИЕ) свойством, находящаяся в
некотором конкретном отношении
в определенный момент времени
и в конкретных географических 9

10. Формализованное описание
миварного инфопространства
(хранение данных)
Пусть: А - множество названий осей пространства,
N – количество осей пространства (динамическое). Тогда:
an  A 
Bn  bn1, bn2 ,..., bnin ,..., bnIn , 
где n  1,N ; in  1, In ; BN - множество точек оси АN .
Для любых допустимых значений координат всегда существует
определенная точка самоорганизующегося многомерного
динамического пространства:
 i1,i2 ,...,in ,...,iN   i1,i2 ,...,in ,...,iN   I1  I2  ...  In  ...  IN ,
где<i1,i2,…,iN,…,iN> - координаты N-мерной точки. Существует
множество С значений точек пространства:

C  ci1i2 ... in ...iN i1  1, I1; ...; in  1, In ; ...; iN  1, IN .
Для каждой точки пространства существует единственное значение из
множества значений С:
  i1,i2 ,...,in ,...,iN   ! ci1,i2 , ...,in , ...iN  С .
10

11. Миварные сети: конструирование
алгоритмов и/или логический вывод
(обработка данных)
ПРЕДСТАВЛЕНИЕ МИВАРНОЙ СЕТИ АЛГОРИТМ / ЛОГИЧЕСКИЙ ВЫВОД
- ОБЪЕКТЫ
- ОТНОШЕНИЯ (ПРАВИЛА) 11

12. Формирование миварной матрицы
логико-вычислительной сети
ОБОЗНАЧЕНИЯ:
M – количество правил в описании задачи;
N – количество всех объектов (переменных в правилах);
Прямоугольная матрица размером M+1 х N+1 содержит описание конкретной
предметной области, в которой по строкам расположены все правила, а по
столбцам - все переменные.
X – входные переменные в конкретном правиле;
Y – выходные переменные в конкретном правиле;
Z – признак известности переменной, который проставляется в строке.
Переменная либо является входной, либо получена в процессе решения задачи;
W –переменная, значение которой надо найти (искомая переменная).
В начале решения задачи в матрице проставляют все значения X и Y, которые
задают модель описания задачи. Далее проставляют признак Z для всех входных
переменных, а знак W - для переменных, которые требуется найти.
1 2 3 4 5 ... N-2 N-1 N N+1
1 X X X Y Y
2 X Y Y X X
... ...
M X X X Y
M+1 Z Z Z W W
12

13. Миварная технология решения
задач в «УДАВ. ГЕОМЕТРИЯ»
А
Биссектриса
Медиана
С В
Высота
Известно много зависимостей между сторонами, медианами, высотами, углами
треугольника: теоремы синусов, косинусов, Пифагора и т.п., формулы
вычисления периметра и площади треугольника и т.д.
В треугольниках решаются различные задачи: нахождение площади
треугольника по двум сторонам и углу между ними; определение сторон
треугольника по высоте и стороне с углом; построение медиан…
Получаем 33 объекта-переменные и 161 правило, описывающих взаимосвязи
объектов: при переборе будет 33! (33 факториал) вариантов.
Универсальных программ решения этих задач не было. ПК «УДАВ. Геометрия»
позволяет автоматически решать геометрические задачи в треугольниках.
13

14. Пример миварного описания
стереометрии
● представление модели в виде двумерной матрицы;
● в модели есть переменные и правила;
● в самой таблице входные переменные для реализации правила
представлены буквой Х, выходные – Y.
8P1 8P2 8P3 8P4 8P5 8P6 Правила
Переменные
X X X Y 8R1 8R1 8P6=8P1*8P2*8P3
Y X X X 8R2 8P1 Длина
8R2 8P1=8P6/(8P2*8P3)
X Y X X 8R3 8P2 Ширина
8R3 8P2=8P6/(8P1*8P3)
X X Y X 8R4
8P3 Высота
X X X Y 8R5
8R4 8P3=8P6/(8P1*8P2)
8P4 Диагональ
Y X X X 8R6 8R5 8P4=sqrt(8P1^2+8P2^2+8P3^2)
Площадь
X Y X X 8R7 8R6 8P1=sqrt(8P4^2-8P2^2-8P3^2) 8P5 поверхности
X X Y X 8R8 8R7 8P2=sqrt(8P4^2-8P1^2-8P3^2) 8P6 Объём
X X X Y 8R9
8R8 8P3=sqrt(8P4^2-8P1^2-8P2^2)
Y X X X 8R10
8R9 8P5=2*(8P1*8P2+8P2*8P3+8P1*8P3)
X Y X X 8R11
X X Y X 8R12
8R10 8P1=(8P5/2-8P2*8P3)/(8P2+8P3)
8R11 8P2=(8P5/2-8P1*8P3)/(8P1+8P3)
8R12 8P3=(8P5/2-8P1*8P2)/(8P1+8P2)
14

15. Мивары и «Умные электросети»
15

16. Преимущества миварного подхода
● решение логических, вычислительных и
многих других задач;
● активное управление потоком входных данных
и оперативная диагностика;
● линейная вычислительная сложность и
реальное время работы (>10 000 объектов);
● адаптивное описание и непрерывное решение
задач – эволюционное развитие системы;
● активная работа с запросами или уточнениями
входных данных на эволюционной сети
правил и объектов (обучение).
16

17. Перспективы создания активной
миварной интернет –энциклопедии
● активная миварная Интернет-энциклопедия будет
содержать в себе не только факты, по аналогии с
существующими энциклопедиями, но и активные
программы для решения различных логических и
вычислительных задач;
● в миварном подходе объединяются в единую
технологию и базы данных, и вычислительные
задачи, и логические проблемы;
● миварный подход - это современный российский
подход к созданию не только «облачных» программ,
но и к разработке интеллектуальных систем и, в
перспективе, созданию системы искусственного
интеллекта (активной логически рассуждающей
самообучаемой системы).
17

18. Реализация облачных вычислений и
миварных технологий на базе
Вычислительного центра ФГУП НИИР
● на ВЦ ФГУП НИИР реализована технология локальной
сети (Internal Cloud) облачных вычислений;
● необходимо учитывать ограничения по безопасности
данных и техническую защиту информации;
● практическая реализация миварных технологий
позволит повысить «интеллектуальность» облачных
вычислений;
● необходимо учитывать российскую специфику
ведения бизнеса;
● правильное использование облачных технологий
предоставляет новые бизнес–возможности.
Данный презентационный материал является собственностью ФГУП НИИР.
Все компоненты презентации: общий дизайн и содержание защищены законом об авторских правах Российской Федерации
и прочими законами, регулирующими права интеллектуальной собственности.
За исключением случаев, когда имеется письменное разрешение от ФГУП НИИР,
никакая часть данного материала не может быть скопирована или использована иным способом.