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Tech简化计算科学项目

发布时间:2019-06-18 13:55 来源:未知 编辑:admin

  自2010年设计和启动专业工作流程管理系统以来,美国能源部橡树岭国家实验室的一个研究团队不断更新该技术,以帮助计算科学家开发软件,可视化数据和解决问题。

  工作流管理系统允许用户准备,生成和分析科学过程,以帮助简化复杂的模拟。这个特殊的系统被称为Eclipse集成计算环境(ICE),它包含一套全面的科学计算工具,旨在节省在建模和模拟实验中花费的时间和精力。

  将这些资源编译到单个平台中既可以改善整体用户体验,又可以加快科学突破。使用ICE,软件开发人员,工程师,科学家和程序员可以定义问题,在个人计算机上本地运行模拟或在其他系统(甚至超级计算机)上远程运行模拟,然后分析结果和归档数据。最近,该团队在SoftwareX上发表了一篇文章,详细介绍了该系统的历史,并预览了即将推出的版本的潜在优势。

  “我真正喜欢这个项目的是自动化复杂的计算科学,”领导ICE开发团队的ORNL计算机科学和数学部门研究员Jay Jay Billings说。“构建工作流程管理系统和自动化工具是一种未来主义,在可能的边缘进行操作具有挑战性和回报。”

  研究人员使用ICE研究核能,天体物理学,增材制造,先进材料,中子科学和量子计算等领域的主题,回答诸如电池如何表现以及一些3D打印部件在受热时变形的问题。

  有几个因素将ICE与其他工作流管理系统区分开来。例如,因为ICE存在于名为Eclipse Rich Client Platform的开源软件框架上,所以任何人都可以访问,下载和使用它。用户还可以创建可重用资源的自定义组合,并部署针对特定研究挑战的仿真环境。

  “Eclipse ICE是一个很好的例子,说明如何利用开源软件来加速科学和发现,特别是在科学计算方面,”Eclipse基金会执行主任Mike Milinkovich说。“Eclipse基金会通过其社区领导的科学工作组,正在为所有科学领域的高级研究培养开源解决方案。”

  此外,ICE规避了通常伴随任何计算科学项目的陡峭且耗时的学习曲线。虽然其他系统需要有关代码和计算机的专业知识,但ICE使用户能够立即开始促进他们的实验,从而帮助他们更快地收集数据并获得结果。

  “我们已经为计算工作流程创建了一个简化的界面,这与复杂的系统不同,你必须具备正确使用的复杂系统,”比林斯说。

  在整个项目中,比林斯还强调了可访问性和可用性的重要性,以确保所有年龄和经验水平的用户,包括非科学家,都可以在没有事先培训的情况下使用该系统。

  “一般来说,许多工作流程管理系统以及建模和模拟代码的问题在于,他们通常无法对外行人使用,”比林斯说。“我们设计ICE是可用的和可访问的,所以任何人都可以拿起现有代码并用它来解决紧迫的计算科学问题。”

  ICE使用编程语言Java来定义工作流,而其他系统使用更加模糊的语言。因此,小学,高中和大学的学生已成功使用ICE运行代码。

  最后,ICE不依赖于网格工作流 - 协调计算流程的集合 - 而是专注于灵活的建模和模拟工作流,使用户能够对项目进行交互式控制。网格工作流由严格的参数定义,无需人工干预即可执行,但ICE允许用户在模拟过程中输入其他信息,以生成更复杂的场景。

  “在ICE中你可以让人类进入循环,这意味着程序可以在恢复活动之前停止,提出问题并接收指令,”比林斯说。“此功能允许系统用户完成更复杂的任务,如循环和条件分支。”

  接下来,开发团队打算通过工作流互操作性将ICE和其他系统的最实用方面结合起来,这个概念指的是两个不同系统无缝通信的能力。将网格工作流程的最佳功能与建模和仿真工作流程相结合,可以让科学家们更有效地应对更大的挑战并解决科学问题。

  “如果我正在使用ICE,而其他人正在使用不同的系统,我们希望能够与我们的综合资源一起解决问题,”比林斯说。“通过工作流互操作性,我们的系统将采用一种标准的方式”互相交谈“。

  为了进一步提高ICE的可访问性和可用性,该团队还在开发基于云的版本,以提供更多交互式计算服务,以简化科学工作流程。

  “这就是研究的重点 - 我们不断寻找更好地理解系统的下一步,”比林斯说。

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