The object of research, development or design (in Russian) : Высокопроизводительный облачный сервис на гетерогенных вычислительных архитектурах, осуществляющий моделирование движения жидкости в сложных пористых средах с памятью по новой дробно-стохастической модели Стокса-Дарси

The object of research, development or design (in Kazakh) : Жаңа стохастикалық Стокс-Дарси үлгісін қолдана отырып, жады бар күрделі кеуекті ортадағы сұйықтық қозғалысын моделдейтін гетерогенді есептеу архитектурасына негізделген жоғары өнімді бұлттық қызмет

Aim of work (in Russian) : Разработка высокопроизводительного облачного вычислительного сервиса для моделирования стохастических процессов течения жидкости в сложных пористых средах на гетерогенных вычислительных архитектурах на основе новой дробно-дифференциальной модели фильтрации, а также обработки больших массивов данных для определения статистических моментов решений.

Aim of work (in Kazakh) : Фракциялық дифференциалды фильтрацияның жаңа моделі негізінде гетерогенді есептеу архитектураларында күрделі кеуекті ортадағы сұйықтық ағынының стохастикалық процестерін модельдеу, сондай-ақ шешімдердің статистикалық сәттерін анықтау үшін үлкен деректер жиынын өңдеу үшін жоғары өнімді бұлттық есептеулер сервисін әзірлеу.

Методы исследования (на русском) : Проект направлен на разработку высокопроизводительного облачного сервиса на гетерогенных вычислительных архитектурах, осуществляющего моделирование движения жидкости в сложных пористых средах с памятью по новой дробно-стохастической модели Стокса-Дарси. Для реализации модели предлагаются параллельные стохастические конечно-элементные методы. Проводится математическое обоснование предлагаемых методов и их верификация посредством вычислительных экспериментов. Обработка больших массивов данных, получаемых в результате решения стохастических дифференциальных уравнений, для определения статистических моментов решений осуществляется на графических процессорах. В результате выполнения проекта будет разработан облачный сервис с картографическим веб-интерфейсом, осуществляющий полный цикл работ по моделированию процессов фильтрации в сложных пористых средах по предлагаемой модели. Будет разработан API-интерфейс для использования решателя модели сторонними разработчиками.

Методы исследования (на казахском) : Жоба жаңа Стокс-Дарси фракциялық стохастикалық үлгісін пайдалана отырып, жады бар күрделі кеуекті ортадағы сұйықтық қозғалысын имитациялайтын гетерогенді есептеу архитектурасына негізделген жоғары өнімді бұлттық сервисті дамытуға бағытталған. Модельді жүзеге асыру үшін параллель стохастикалық соңғы элементтер әдістері ұсынылған. Ұсынылған әдістерді математикалық негіздеу және оларды есептеу тәжірибелері арқылы тексеру жүргізіледі. Стохастикалық дифференциалдық теңдеулерді шешу нәтижесінде алынған үлкен деректер массивтерін өңдеу шешімдердің статистикалық моменттерін анықтау үшін графикалық процессорларда жүргізіледі. Жобаны іске асыру нәтижесінде ұсынылған модельді пайдалана отырып, күрделі кеуекті орталарда сүзу процестерін модельдеу бойынша жұмыстың толық циклін жүзеге асыратын веб-картографиялық интерфейсі бар бұлттық сервис әзірленеді. Модель шешушісін үшінші тарап пайдалану үшін API әзірленеді.

Obtained results and novelty (in Russian) : Разработан неявный конечно-элементный метод реализации дробно-стохастической модели Стокса-Дарси, основанный на эффективном ансамблевом методе, при котором осуществляется одновременное решение нескольких реализаций стохастической задачи с различными входными данными, сгенерированными случайным образом. Разработано два алгоритма реализации модели. Введено три конечно-элементных пространства для скорости и концентрации жидкости в двух подобластях. Осуществлено теоретическое исследование разработанного метода, получены теоретические априорные оценки предложенных конечно-элементных методов. Реализован программный код реализации дробно-стохастических моделей фильтрации с использованием разработанного алгоритма на высокопроизводительном языке программирования Julia. Проведен анализ вычислительных экспериментов для оценки эффективности предложенного параллельного алгоритма решения стохастической задачи. Проведен апостериорный анализ разработанных методов для проверки согласованности результатов численных экспериментов с теоретическими исследованиями на примере задачи с известным точным решением. Реализован программный код компонентов вычислительного сервиса. Сделаны выступления на 2 международных научных форумах

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Фракциялық стохастикалық Стокс-Дарси моделін жүзеге асыруға арналған айқын емес шекті элементтер әдісі әзірленді, ол кездейсоқ түрде алынған әртүрлі кіріс деректерімен стохастикалық есептің бірнеше іске асырулары бір уақытта шешілетін тиімді ансамбльдік әдіске негізделген. Модельді жүзеге асырудың екі алгоритмі әзірленді. Екі ішкі облыстағы сұйықтық жылдамдығы мен концентрациясы үшін үш шекті элементтер кеңістігі енгізілген. Жасалған әдіске теориялық зерттеу жүргізілді, ұсынылған соңғы элементтер әдістерінің теориялық априорлық бағалары алынды. Бөлшек стохастикалық сүзгілеу модельдерін жүзеге асырудың бағдарламалық коды Julia жоғары өнімді бағдарламалау тілінде жасалған алгоритмді қолдану арқылы жүзеге асырылды. Стохастикалық есепті шешудің ұсынылған параллельді алгоритмінің тиімділігін бағалау үшін есептеу эксперименттерінің талдауы жүргізілді. Белгілі нақты шешімі бар мәселенің мысалын пайдалана отырып, сандық эксперимент нәтижелерінің теориялық зерттеулермен сәйкестігін тексеру үшін әзірленген әдістерге a posteriori талдау жүргізілді. Есептеу қызметінің құрамдас бөліктерінің бағдарламалық коды енгізілді. 2 халықаралық ғылыми форумда баяндамалар жасалды

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Основные результаты данного исследования опубликованы в 3 научных работах.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Осы зерттеудің негізгі нәтижелері 3 ғылыми басылымда жарық көрді.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) : Облачный сервис будет построен по разветвленной схеме N+2, в которой участвует N высокопроизводительных машин, один управляющий сервер и облачная база данных и является наиболее верной для решения поставленной задачи. В силу необходимости многократного решения стохастической задачи для комплексного исследования модели, ее решение невозможно без использования параллельных алгоритмов и высокопроизводительных гетерогенных архитектур вычисления

Efficiency (in Kazakh) : Бұлттық қызмет N жоғары өнімді машиналарды, бір басқару серверін және бұлтты дерекқорды қамтитын және тапсырманы шешу үшін ең дұрыс болып табылатын тармақталған N + 2 схемасына сәйкес құрылады. Модельді жан-жақты зерттеу үшін стохастикалық есепті бірнеше рет шешу қажеттілігіне байланысты оны шешу параллельді алгоритмдерді және жоғары өнімді гетерогенді есептеу архитектурасын қолданбау мүмкін емес.

Field of application (in Russian) : Областью применения ожидаемых результатов будет являться высокопроизводительные технологии в гидрологии, метеорологии, нефтяной промышленности. Целевыми потребителями полученных результатов будут являться научно-исследовательские институты, вузы, предприятия профилирующийся в области высокопроизводительных вычислений для разработки нефтяных месторождений, для оценки риска подтопления территорий в результате подземных и поверхностных вод

Field of application (in Kazakh) : Күтілетін нәтижелерді қолдану саласы гидрология, метеорология және мұнай өнеркәсібіндегі жоғары өнімді технологиялар болады. Алынған нәтижелердің мақсатты тұтынушылары ғылыми-зерттеу институттары, университеттер, жер асты және жер үсті суларының әсерінен аумақтарды су басу қаупін бағалау үшін мұнай кен орындарын игеру үшін жоғары өнімді есептеулер саласында маманданған кәсіпорындар болады.