<!DOCTYPE article
PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.4 20190208//EN"
       "JATS-journalpublishing1.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" article-type="research-article" dtd-version="1.4" xml:lang="en">
 <front>
  <journal-meta>
   <journal-id journal-id-type="publisher-id">Bulletin of Nizhnevartovsk State University</journal-id>
   <journal-title-group>
    <journal-title xml:lang="en">Bulletin of Nizhnevartovsk State University</journal-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Вестник Нижневартовского государственного университета</trans-title>
    </trans-title-group>
   </journal-title-group>
   <issn publication-format="print">2311-1402</issn>
   <issn publication-format="online">2686-8784</issn>
  </journal-meta>
  <article-meta>
   <article-id pub-id-type="publisher-id">112879</article-id>
   <article-categories>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="ru">
     <subject>Статьи</subject>
    </subj-group>
    <subj-group subj-group-type="toc-heading" xml:lang="en">
     <subject>Articles</subject>
    </subj-group>
    <subj-group>
     <subject>Статьи</subject>
    </subj-group>
   </article-categories>
   <title-group>
    <article-title xml:lang="en">Developing parallel algorithm for research and information system of MD-SLAG-MELT BASED on CUDA technology</article-title>
    <trans-title-group xml:lang="ru">
     <trans-title>Разработка параллельного алгоритма для информационно-исследовательской системы «MD-SLAG-MELT» на основе технологии CUDA</trans-title>
    </trans-title-group>
   </title-group>
   <contrib-group content-type="authors">
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Трунов</surname>
       <given-names>А С</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Trunov</surname>
       <given-names>A S</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>-</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-1"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Воронова</surname>
       <given-names>Л И</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Voronova</surname>
       <given-names>L I</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>voronova2001@mail.ru</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-2"/>
    </contrib>
    <contrib contrib-type="author">
     <name-alternatives>
      <name xml:lang="ru">
       <surname>Воронов</surname>
       <given-names>В И</given-names>
      </name>
      <name xml:lang="en">
       <surname>Voronov</surname>
       <given-names>V I</given-names>
      </name>
     </name-alternatives>
     <email>-</email>
     <xref ref-type="aff" rid="aff-3"/>
    </contrib>
   </contrib-group>
   <aff-alternatives id="aff-1">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Российский государственный гуманитарный университет (ФГОБУ ВПО «РГГУ»)</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian State University for Humanities</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-2">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Российский государственный гуманитарный университет (ФГОБУ ВПО «РГГУ») Московский технический университет связи и информатики (ФГОБУ ВПО «МТУСИ»); Московский технический университет связи и информатики (ФГОБУ ВПО «МТУСИ»)</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Moscow Technical University of Communications and Informatics; Russian State University for Humanities</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <aff-alternatives id="aff-3">
    <aff>
     <institution xml:lang="ru">Российский государственный гуманитарный университет (ФГОБУ ВПО «РГГУ»)</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
    <aff>
     <institution xml:lang="en">Russian State University for Humanities</institution>
     <country>ru</country>
    </aff>
   </aff-alternatives>
   <pub-date publication-format="print" date-type="pub" iso-8601-date="2015-09-25T00:35:14+03:00">
    <day>25</day>
    <month>09</month>
    <year>2015</year>
   </pub-date>
   <pub-date publication-format="electronic" date-type="pub" iso-8601-date="2015-09-25T00:35:14+03:00">
    <day>25</day>
    <month>09</month>
    <year>2015</year>
   </pub-date>
   <issue>3</issue>
   <fpage>37</fpage>
   <lpage>45</lpage>
   <history>
    <date date-type="received" iso-8601-date="2015-09-06T00:35:14+03:00">
     <day>06</day>
     <month>09</month>
     <year>2015</year>
    </date>
    <date date-type="accepted" iso-8601-date="2015-09-15T00:35:14+03:00">
     <day>15</day>
     <month>09</month>
     <year>2015</year>
    </date>
   </history>
   <self-uri xlink:href="https://vestnik.nvsu.ru/en/nauka/article/112879/view">https://vestnik.nvsu.ru/en/nauka/article/112879/view</self-uri>
   <abstract xml:lang="ru">
    <p>Одним из приоритетных направлений современной науки является создание новых материалов с заранее заданными свойствами. В этой области широко применяется компьютерное моделирование (КМ), в том числе метод молекулярной динамики, позволяющий определять целый комплекс свойств (структурные, термодинамические, транспортные) и исследовать взаимосвязи наноструктуры и физико-химических свойств. Для проведения КМ создаются автоматизированные информационные системы (АИС), главной целью которых является расширение границы исследований, оптимизация научной работы и ускорение проведения исследований. Одной из таких систем является ИИС «Шлаковые расплавы» (ИИС «MD-SLAG-MELT») [1]. Особенности предметной области ИИС таковы, что в настоящее время без применения методов распределения вычислений удается просчитывать за приемлемое время групповое поведение систем, содержащих в лучшем случае десятки тысяч частиц. Однако существует ряд задач, в частности, связанных с определением пространственных наноразмерных неоднородностей, для которых необходимо увеличение размерности модельной системы до миллионов частиц. Промоделировать подобную систему на локальном компьютере в последовательном режиме практически не удается, т.к. это связано с большими временными затратами, эксперимент может занять несколько месяцев. Решение подобных задач требует использования распределенных вычислений. В статье описан разработанный авторами параллельный алгоритм, адаптирующий существующий (legacy application) линейный алгоритм расчета сил межмолекулярного взаимодействия под распределенные вычисления на центральном и графическом процессорах вычислительного устройства и имплементированный в программную среду ИИС «MD-SLAG-MELT». В основе разработанного распределенного алгоритма лежит технология параллельного программирования CUDA.</p>
   </abstract>
   <trans-abstract xml:lang="en">
    <p>Development of new materials with predetermined properties is a priority trend in modern science. Here computer modeling (CM), including molecular dynamics method allowing us to determine a set of properties (structural, thermodynamic and transport) and study the relationship of nanostructure and physical-chemical properties, are widely applied. Computer modeling is ensured through the development of automated information systems (AIS) aimed at expanding research boundaries, optimizing and accelerating scientific work. Research and Information System of «Slag Melt» (RIS MD-SLAG-MELT) is a perfect example of such automated systems [1]. RIS’s data domain supposes that without using distributed computing it is currently possible to calculate group behavior of the systems containing tens of thousands of particles at most. However, certain tasks of describing nanoscale three-dimensional clusters require increasing the dimensions of the model system to millions of particles. It is almost impossible to simulate such system on a local computer in a sequential manner due to time input, as the experiment may take several months, hence distributed computing is required. The authors have developed a parallel algorithm adapting the existing linear algorithm (legacy application) of calculating the forces of intermolecular interaction for distributed computing at CPU and GPU computing device and implemented in RIS MD-SLAG-MELT. The algorithm is based on CUDA distributed parallel programming technology.</p>
   </trans-abstract>
   <kwd-group xml:lang="ru">
    <kwd>Информационно-исследовательская система (ИИС) «MD-SLAG-MELT»</kwd>
    <kwd>молекулярная динамика</kwd>
    <kwd>распределенные вычисления</kwd>
    <kwd>параллельный алгоритм</kwd>
   </kwd-group>
  </article-meta>
 </front>
 <body>
  <p></p>
 </body>
 <back>
  <ref-list/>
 </back>
</article>
