Назначение. Решение задач моделирования на высокопроизводительных системах и предоставление инструментария для удаленного запуска, мониторинга и визуализации расчетов.

Область применения. Решение актуальных наукоемких прикладных задач (требующих больших вычислительных ресурсов) для Северо-восточного федерального университета и научно-исследовательских институтов Республики Саха (Якутия), .

В Центре Вычислительных Технологий  Арктического Инновационного Центра при СВФУ разработан программный инструментарий для проведения массовых вычислительных экспериментов с гибким, масштабируемым вычислительным ядром. Ядро разработано на основе парадигмы объектно-ориентированного программирования, реализованного средствами языка C++, который добавляет абстрактный уровень, предоставляющий гибкость при реализации различных математических моделей и решателей. В его основе лежат решатели для систем линейных алгебраических уравнений, дающие масштабируемость и эффективность распараллеливания, что является особенно актуальным в свете существующих симуляторов.

В связи с характерными особенностями моделируемых задач, получаются системы уравнений с большими разреженными матрицами. Для хранения таких матриц применяются специальные форматы, которые уменьшают объем используемой оперативной памяти. В результате чего  можно решать задачи большей размерности, т.е. на более мелких сетках, что увеличивает точность численных расчетов.

Функциональные возможности. Вычислительное ядро в связке с разработанным программным инструментарием облегчает проведение массовых вычислительных экспериментов, обработку и визуализацию полученных результатов.

Вычислительный эксперимент сводится к запуску программы симулятора с определенными входными параметрами на вычислительном кластере и анализу полученного результата. Для проведения массовых вычислительных экспериментов были разработаны специальные программы, облегчающие задание параметров и автоматизирующие запуски симулятора.
Процесс эксперимента разделен на три шага:
подготовка параметров;
запуск симулятора и мониторинг состояния;
просмотр результатов.

Реализация удаленного запуска и мониторинга осуществляется средствами запущенного на вычислительном кластере сервиса, позволяющего получать оперативные данные о выполняемых расчетах. Для обработки полученных результатов сначала осуществляется синхронизация посредством программы удаленного сканирования и синхронизации файлов с последующей визуализацией полученных данных на стороне клиента.

Инструментальные средства создания. Использовались открытые библиотеки для параллельный вычислений MPI, BLAS, PETSC.
Языки программирования Python, C++.
Платформа Qt, библиотека визуализации VTK.

Назначение - Автоматизация работы скорой медицинской помощи
 
Медицинская информационная специализированная система («МИСС 03») представляет собой автоматизированную систему управления (АСУ) для станций (отделений) скорой медицинской помощи (СМП) малых, средних и крупных городов. Система расширяема за счет интеграции с программно-технологическими комплексами (ПТК) компаний-партнеров и собственных дополнительных подсистем.
Принципиальная схема МИСС 03 приведена на рис.1.
 
«МИСС 03»  обеспечивает полный цикл управления станцией скорой медицинской помощи (СМП):

• прием вызова, 
• оперативное  управления  бригадами скорой помощи,
• прогнозирование ситуаций на основе экспертных систем и оптимизационных моделей,
• поддержка принятия решений диспетчерской службой,
• поддержка консультативной деятельности на основе справочника медицинских препаратов,
• анализ деятельности станции СМП и ее подразделений за любой промежуток времени,
• ответы на запросы учреждений и населения по поводу оказания скорой помощи.

МИСС 03 интегрирована с системой записи диалогов, системой мониторинга транспорта, с аптекой в 1С.

Область применения - Здравоохранение

Используемый алгоритм - Разработанные автором оптимизационные алгоритмы и математические модели поддержки принятия решений на всех этапах обслуживания вызова, многоэтапная многоуровневая экспертиза качества оказания скорой помощи, интегральная оценка деятельности

Функциональные возможности - Масштабируемая система, может обслуживать отделения СМП в городах и населенных пунктах от 10 тыс. до 10 млн. жителей.

МИСС 03 состоит из автоматизированной диспетчерской и подсистемы анализа деятельности.

Автоматизированная диспетчерская состоит из следующих автоматизированных рабочих мест (АРМ):

• АРМ диспетчера «03»
• АРМ диспетчера эвакуатора
• АРМ старшего врача смены
• АРМ старшего врача 03
• АРМ врача консультанта
• АРМ начальника оперативного отдела
• АРМ врача консультанта
• АРМ диспетчера подстанции

 
Подсистема анализа деятельности включает следующие АРМы:

• АРМ главного врача
• АРМ заместителей главного врача
• АРМ заведующего подстанцией
• АРМ мед. статистика (стол справок)
• АРМ администратора системы
• АРМ врача-эксперта

“МИСС-03 Экспертиза”
Подсистема многоуровневой экспертизы качества оказания экстренной помощи на всех этапах (диспетчерская служба, выездная бригада, руководство подразделений станции СМП). На разных уровнях по специальной методике проводится сплошной и/или выборочный контроль карт вызова. Результаты заносятся в базы МИСС 03.
Выявленные сотрудники, допустившие дефекты в обслуживании, по конкретным нозологическим группам направляются на тестирование. По нозологическим группам, для которым имеется наибольшее количество дефектов, планируется дополнительное обучение.
 
“МИСС-03 Тест”
Подсистема тестирования уровня подготовки сотрудников СМП, разработанная совместно с кафедрой СМП ГИДУВа (г. Новокузнецк) содержит более 1000 вопросов по всем разделам оказания СМП.
Используется для оценки как при приеме сотрудников на работу, так и в процессе работы.

 
“МИСС-03 Интегральная оценка”
 
На основе количественных и качественных показателей деятельности, экспертизы качества по специальной методике формируется интегральная оценка деятельности диспетчерской службы, врачей выездных бригад, подстанций, которая может быть использована в системах материального стимулирования.
 
“МИСС-03 Консультант”
 
Подсистема базируется на встроенном справочнике медицинских препаратов и позволяет старшему врачам СМП или врачу-консультанту провести поиск препарата, уточнить показания к применению,  противопоказания, дозы конкретных лекарственных средств или подобрать их по показаниям и противопоказаниям.
 
“МИСС-03 Дозор”
 
“МИСС-03” интегрирована с программно-техническим комплексом записи и воспроизведения диалогов диспетчерской службы с населением и бригадами СМП компании “Дозор” (Новосибирск, www.dozor.ru).
Интегрированная система обеспечивает запись на выделенный сервер  диалогов диспетчерской службы с населением (с определением номера) и с бригадами. Поиск и воспроизведение диалога с вызывающим или с бригадой производится на АРМах диспетчерской службы.
Информация хранится в зависимости от объема дисковой памяти не менее полугода. Предоставляется возможность копирования информации на внешние носители по запросу прокуратуры, суда, МВД и т.п.
 
“МИСС-03 Аптека”
 
Базовая система “МИСС 03”  обеспечивает персонифицируемый учет оказанной медицинской помощи, включая медикаменты с указанием их количества для каждого пациента. Обеспечена информационная взаимосвязь с программным комплексом 1С. По окончании смены или за любой промежуток времени формируется информация по каждому врачу/фельдшеру выездной бригады о количестве использованных медикаментов, которая передается в 1C. Дальнейший учет и контроль осуществляется в 1С. Передача информации может быть осуществлена и в другие бухгалтерские или складские системы (“Парус”, “Галактика” и т.п.).
 
«МИСС-03 Интернет»
 
Подсистемам обеспечивает доступ к базам данных станции СМП через интернет/интранет в реальном времени любым учреждениям здравоохранения, руководству управления здравоохранением (УЗ) района, города, области, другим организациям и учреждениям, при условии,  если им выданы права доступа. Данная подсистема обеспечивает информационную поддержку преемственности СМП – поликлиническая и стационарная служба; позволяет осуществлять контроль за оказанием СМП со стороны руководства УЗ, контроль за преемственностью между лечебными учреждениями и СМП.
 
“МИСС-03 CyberFleet”
 
“МИСС-03“ интегрирована с системой мониторинга и управления транспортом, разработанной компанией “M2M телематика”
(г. Москва, www.m2m-t.ru) на основе спутниковой навигационной системы ГЛОНАСС/GPS.
Интегрированная система обеспечивает:

• создание полнофункциональной системы отображения оперативной обстановки  (необслуженные вызовы и выездные бригад) в реальном времени на электронной карте города в диспетчерской службе СМП на основе  спутниковых координат бригад (панель в диспетчерской);
• cоздание подсистемы отображения оперативной обстановки (необслуженные вызовы и выездные бригад) в АРМах диспетчерской службы 03 в реальном времени на основе  спутниковых координат бригад и имеющихся вызовов.
• контроль своевременности прибытия бригады на вызов, в ЛПУ на основе соответствия спутниковых координат места вызова и местоположения выездных бригад и информирование диспетчерской службы в случае прибытия и задержек;
• контроль своевременности выезда бригады на вызов, с адреса вызова, из ЛПУ на основе соответствия спутниковых координат места вызова, ЛПУ и местоположения выездных бригад и информирование диспетчерской службы в случае задержек;
• формирование путевого листа автомашины СМП, с указанием адресов всех перемещений бригады (адреса вызовов, автозаправка, обед и т.п.), времени и километража на основе спутниковых координат;
• Контроль за расходованием топлива как на основе пройденного пути, так и по показаниям встроенных датчиков топлива (при их наличии).

 
“МИСС-03 Mobile”  
 
При оснащении бригад мобильными устройствами (коммуникаторами, КПК, автонавигаторами)  возможна организация передачи вызова непосредственно бригаде.  В настоящее время передача информации о вызове осуществляется по рации или через диспетчера подстанции после заполнения карты вызова, что занимает 1,5-2 минуты. Внедрение технологии передачи вызова на КПК позволит полностью исключить временные потери при выезде бригады на вызов.  Использование автонавигаторов с GPS/ГЛОНАСС приемниками и спутниковой навигационной системой   (Navitel) позволит отобразить вызов на экране мобильного устройства  и проложить оптимальный маршрут движения от места нахождения бригады до адреса вызова, что особенно актуально для бригад реанимационного профиля, групп интенсивной терапии, бригад по обслуживанию детского населения, осуществляющих выезды во все районы города. Автонавигатор имеет возможность выбора наиболее эффективного маршрута с учетом специфики дорожного движения (пробки, ограничения движения, ремонтные работы) с голосовым сопровождением во время движения автомобиля.

Инструментальные средства создания
Alaska, C#, Delphi,Php,HTML,aJax

Назначение. Пакет стандартных библиотек пользователя - это набор динамически подключаемых библиотек dll (dynamic link library). В библиотеках находятся интерфейсные функции, которые наиболее часто используются в самых разнообразных имитационных моделях. Кроме того, каждая библиотека содержит функцию инициализации библиотеки и шлюзовые функции, которые реализуют возможность вызова интерфейсных функций из WinALT.

Разработка программы поддержана проектом Президиума РАН 13.6.

Функциональные возможности. Пакет содержит следующий набор: altio.acl, altobj.acl, console.acl, io.acl, math.acl, standard.acl.

Краткое описание набора.

altio.acl – содержит множество функций для консольного ввода/вывода. Функции обеспечивают ввод с клавиатуры и печать на экран строковых значений, целых и дробных чисел, вызов редактора текстовой строки и ряд других. Перечень функций: WriteLn, ReadLn, ReadString, WriteString, WriteStringLn, WriteInteger, WriteIntegerLn, ReadInteger, WriteFloat, WriteFloatLn, Write1, Write1f, ReadFloat, WriteCharacter, WriteCharacterLn, ReadCharacter, WriteBoolean, WriteBooleanLn, ReadBoolean, GetYesNo, ShowMessage, ShowErrorMessage, responseRETRY, responseABORT, EditString, EnableCharBuffer. Библиотека используется как в консольной, так и в графической версиях системы WinALT, например, для печати промежуточных или конечных результатов моделирования, трассировки при отладке модели и т.д.

altobj.acl – содержит множество функций для работы с объектами данных (клеточными объектами), их отдельными клетками и группами клеток. Функции позволяют создавать и удалять объекты, менять их размеры и размерность, присваивать клеткам значения, присваивать значения группам клеток. Перечень функций: CreateObject, RemoveObject, CopyObject, GetDescriptor, CreateAlias, CreatePartial, CloseDescriptor, ResizeObject, GetObjectSizeX, GetObjectSizeY, GetObjectSizeZ, GetObjectName, GetCellName, SetCellName, GetIntCell, SetIntCell, SetIntRect, SetIntFilledRect, SetIntLine, SetIntCircle, SetIntFilledCircle, DupRect, SwapRects, ReflectXRect, ReflectYRect, ReflectZRect, RotateSquare.

console.acl – содержит множество функций для управления текстовой консолью. Перечень функций: Init, Deinit, Get, Release, SetTitle, SetAttr, foreBlue, foreRed, foreGreen, foreIntensity, backBlue, backRed, backGreen, backIntensity, GotoXY. Библиотека используется в моделях, ориентированных на исполнение в консольной версии системы WinALT.

io.acl – содержит множество функции файлового ввода-вывода. Эти функции в существенной степени повторяют функции стандартной библиотеки Си (как по названию, так и по составу параметров). Перечень функций: fopen, fclose, fread, fwrite, fgets, fputs, fputi, fputf, fputfsci, fgetc, fputc, feof, fseek, ftell, ferror, fflush, clearerr. Библиотека используется для ввода и вывода данных из файлов, форматы которых не имеют встроенной поддержки в системе WinALT.

math.acl – содержит множество математических функций. Названия функций полностью заимствованы из Си. Фактически библиотека состоит из математических функций, импортированных из стандартной библиотеки Си. Перечень функций: sin, cos, tan, asin, acos, atan, atan2, sinh, cosh, tanh, exp, log, log10, pow, hypot, sqrt, floor, ceil, fmod, j0, j1, jn, y0, y1, yn, fabs.

standard.acl – содержит разнообразные часто используемые константы и функции. Основная группа функций служит для работы с типами данных – определение типа переменной или клетки. Прочие функции позволяют получить размер клеточных массивов, произвести замеры времени, затрачиваемого на этап моделирования и т.д. Перечень функций: null, Null, NULL, typeInteger, typeBoolean, typeString, typeVoid, typeFloat, typeCharacter, succ, pred, abs1, max2, max3, min2, min3, cond, cond2, cond3, cond4, cond5, cond6, cond7, cond8, cond9(10), StringLength, StringEqual, Integer, Float, String, Pointer, TypeOf, typeof, SizeX, SizeY, SizeZ, Time, StartTimeCounter, StopTimeCounter.

Вызов библиотек из моделирующей программы осуществляется с помощью операторов use и import языка моделирования системы WinALT. При использовании оператора use для вызова библиотеки пользователь может использовать в моделирующей программе имена функций, представленные выше. При использовании оператора import для вызова библиотеки пользователь должен использовать в моделирующей программе имена функций, у которых собственно имени функции предшествует префикс, состоящий из имени библиотеки. В этом случае обеспечивается страховка от использования совпадающих имен функций в разных библиотеках в связи с тем, что пакет открыт для пополнения.

Инструментальные средства создания. Библиотеки создаются в среде Microsoft Visual Studio. Исходные тексты интерфейсных функций либо берутся из некоторой стандартной библиотеки (например, языка Си), либо создаются разработчиком библиотеки. Создание библиотеки содержит три шага. С помощью специально разработанной утилиты stg генерируется файл на языке Си, в котором содержатся шлюзовые функции, делающие доступными интерфейсные функции в моделирующих программах. В Visual Studio создается проект, в который включаются все необходимые для компиляции интерфейсных функций исходные тексты и файл, сгенерированный на предыдущем шаге. Затем осуществляется компоновка dll файла в проекте Visual Studio. При стандартной установке системы WinALT на диск C библиотеки пакета размещаются в директории C:\alt\acllib.

Назначение. Основное назначение консольной версии системы – быть ядром всех компонент системы WinALT, которые расширяют ее функциональные возможности по адаптации к предметным областям пользователей. Самостоятельное использование консольной версии системы конечным пользователем по построению и исполнению имитационных моделей возможно (пользователь запускает консольную версию из командной строки или с помощью bat-файла) и позволяет организовать работу системы WinALT в пакетном режиме. Но из-за отсутствия у консольной версии собственного графического интерфейса, обычно она используется в связке с графической оболочкой системы WinALT. В этом случае создание и редактирование моделирующих программ выполняется в специальных окнах (файлах с расширением .src) системы WinALT.

Разработка программы поддержана проектом Президиума РАН 13.6.

Область применения. С использованием языка моделирования консольной версии системы построены имитационные модели в таких предметных областях как классические клеточные автоматы, в том числе модели физических процессов; однородные и ассоциативные вычислительные структуры, 2D и 3D многоступенчатые микроконвейеры, клеточно-нейронные сети и т.д.

Функциональные возможности. Основные компоненты консольной версии - менеджер данных, компилятор и виртуальная машина. Менеджер данных реализует общие для всех остальных компонент системы WinALT функции по организации модульной архитектуры всей системы, по работе со структурами данных. Компилятор проверяет синтаксическую корректность моделирующей программы, написанной на языке системы WinALT, и выдает пользователю сообщения об ошибках. Затем он генерирует код программы, который исполняется виртуальной машиной.

Язык моделирования системы WinALT содержит три взаимосвязанных составляющих. Первая составляющая языка предназначена для описания вычислений с массовым параллелизмом. Вторая составляющая языка предназначена для описания последовательных вычислений. Она основана на языке Паскаль и пpедoставляет сpедства oписания структуры моделирующей программы; управляющие операторы, oпеpатop пpисваивания, вызoвы пpoцедуp и фyнкций пo именам и пo yказателям; арифметические, логические и битовые операции. Третья составляющая языка обеспечивает импорт в моделирующую программу встроенных в систему библиотек, написанных как на ее языке, так и на языках C и C++, расширяя таким способом рамки средств моделирования в нужном пользователю направлении.

Первая часть языка представляет параллельные вычисления в виде параллельных подстановок и полностью базируется на алгоритмической системе – алгоритм параллельных подстановок (см. S.M. Achasova, O.L. Bandman., V.P. Markova, S.V. Piskunov. Parallel substitution algorithm. Theory and Application // World Scientific, Singapore, 1994, 220 p.) Выбор этой алгоритмической системы обусловлен тем, что она хорошо себя зарекомендовала при описании информационных и физических процессов в самых разнообразных мелкозернистых архитектурах.

Выделение в самостоятельную компоненту консольной версии системы открывает возможность построения новых графических оболочек. Например, открыта возможность для добавления в систему WinALT графики на основе пакетов Trolltech QT и GNU GTK.

Консольная версия является основой для выполняемой в настоящее время разработки версии системы WinALT, исполняемой на параллельных вычислительных системах различной архитектуры (кластеры, GPU и т.д.).

Инструментальные средства создания Консольная версия реализована с использованием языка ANSI C.

Назначение. Графическая оболочка системы WinALT обеспечивает возможность визуализированного построения, отладки и исполнения имитационных моделей широкого спектра алгоритмов и структур с мелкозернистым параллелизмом в интерактивном режиме.

Разработка программы поддержана проектом Президиума РАН 13.6.

Область применения. Графическая оболочка является надстройкой над консольной версией WinALT, которая может применяться для построения имитационных моделей, описывающих параллельные процессы преобразования данных различной природы в таких классах мелкозернистых алгоритмов и структур как клеточные автоматы, матричные и конвейерные архитектуры, мультимикропроцессорные архитектуры, ассоциативные процессоры, клеточно-нейронные сети, однородные перестраиваемые вычислители.

Функциональные возможности. Графическая оболочка обеспечивает оформление имитационной модели в виде проекта, содержащего набор подокон – полотен главного окна проекта. Каждое отдельное полотно может содержать либо графические объекты модели, либо текстовые. Типичное представление графического объекта – одно-, двух-, трехмерный массив, составленный из цветных клеток. Создание и редактирование графических объектов осуществляется с помощью меню, панелей инструментов и используемых в них диалогов. Диалоги имеют узнаваемый для пользователей Windows вид. Тексты моделирующих программ создаются и редактируются с помощью текстового редактора, функции которого аналогичны функциям стандартного редактора типа NotePad с некоторыми добавлениями: выполняется синтаксическая раскраска текста и указываются строки с синтаксическими ошибками. Система содержит меню и панели инструментов для отладки и исполнения модели. Вспомогательные окна показывают предупреждения об опасных действиях (например, удалении файла), содержат служебную информацию (например, компилятора или отладчика) и др. Любая пользовательская функция доступна как через комбинацию клавиш, так и с помощью мыши.

Инструментальные средства создания и классы графической оболочки. При разработке оболочки использовались методы объектно-ориентированных проектирования и программирования. Описываемая версия графической оболочки основана на библиотеке Microsoft Foundation Classes (MFC). Оболочка представлена комплектом классов, каждый из которых реализует некоторый набор или внутренних, или пользовательских функций. 
Основные классы. CWinALTApp реализует пользовательские функции по работе с проектами. CWinALTDoc, CWinALTView - классы, реализующие полотно для работы с графическими объектами и обеспечивающие вызов всех основных диалогов по работе с ним. CDrawObj - класс, реализующий отрисовку графических объектов на полотне и все основные пользовательские функции по работе с объектами на полотне. CSourceTextDoc, CSourceTextView - классы, реализующие редактор моделирующей программы и обеспечивающие вызов всех основных диалогов по работе с ней.
Остальные классы можно разбить на следующие основные группы:
1) Классы, реализующие диалоговые окна (например, CCreateObjectDlg - для создания клеточного объекта на полотне, CFillRandDlg - заполнения клеток объекта данных начальными значениями и т.д.).
2) Классы, реализующие панели инструментов (например, панель управления режимами отображения объектов на полотне, панель выбора палитры и т.д.).
3) Классы, реализующие прочие панели (например, CProjectTreeBar - панель отображения имен файлов и объектов проекта, CDebugOutputBar - панель вывода информации отладчика).
4) Классы, реализующие видимые элементы на полотне (например, CRulerView - отрисовка мерной линейки на полотне и вызов пользовательских функций по работе с ней).

Назначение - Расчет параметров трещиностойкости (J-интеграла) структурно-неоднородных сварных соединений методом конечных элементов в программной системе ANSYS.

Область применения - Макрос может применяться для решения задач надежности сварных соединений.
Такие задачи актуальны для предприятий и экспертных организаций, работающих в следующих отраслях промышленности:

• Нефтехимическая и газовая отрасль;
• Общее машиностроение;
• Строительство;
• Транспорт;
• Энергетика.

Используемый алгоритм - В основу программы заложена оригинальная стохастическая модель учета структурно-механической неоднородности.  Описание модели опубликовано в статье "Оценка влияния структурной неоднородности сварного соединения на величину J-интеграла", авторы Е. В. Москвичев и А. М. Лепихин, журнал "Деформация и разрушение материалов" N10, 2010 г.  Аннотацию можно найти по ссылке http://www.nait.ru/journals/number.php?p_number_id=1312

Функциональные возможности - Учет пластических деформаций, учет вариаций механических свойств, расчет критериев трещиностойкости.

Инструментальные средства создания - Параметрический язык программирования ANSYS Parametric Design Language (APDL).

Назначение. Система WinALT предназначена для моделирования информационных (например, конвейерные многослойные сумматоры и умножители многих групп чисел, микроконвейерные структуры с большим числом ступеней, нейропроцессоры, асинхронные устройства управления и т.д.) и естественнонаучных, в первую очередь физических процессов (например, диффузия, обтекание профиля и т.п.).

Разработка программы поддержана проектом Президиума РАН 13.6.
 
Область применения. Моделирование мелкозернистых процессов преобразования данных различной природы.
С использованием WinALT реализованы (и опубликованы на сайте системы) модели арифметических устройств, ассоциативных процессоров, однородных универсальных структур, ряда классических клеточных автоматов, модель диффузии, которая предложена Т. Марголусом, модели арифметических и геометрических фракталов, модели визуальной криптографии на основе алгоритмов Шамира.
С использованием WinALT заложены основы клеточной технологии построения 3D вычислительных структур, ориентированных на электрооптическую реализацию. Технология представлена в книге «3D лазерные информационные технологии» / Отв. редактор П.Е. Твердохлеб, 2003, Новосибирск, 550 с. (глава 4. Трехмерные интегральные схемы с оптическими межсоединениями, авторы Э.Г. Косцов и С.В. Пискунов).
Система используется для обучения основам параллельных технологий студентов НГТУ и НГУ.
 
Используемый алгоритм. Теоретическим фундаментом, на котором построен WinALT, служит алгоритмическая система «Алгоритм параллельных подстановок», первое широкое освещение получившая в статье Корнева Ю.Н., Пискунова С.В., Сергеева С.Н. «Алгоритмы обобщенных подстановок и вопросы их интерпретации сетями автоматов и однородными машинами», Известия АН СССР, Техническая кибернетика, № 6, 1971 и достаточно полно представленная в книге S.M. Achasova, O.L. Bandman, V.P. Markova, S.V. Piskunov Parallel substitution algorithm. Theory and Application // World Scientific, Singapore, 1994.

Основными компонентами (подсистемами) системы WinALT являются:

1. консольная версия системы
2. графическая оболочка системы
3. пакет стандартных библиотек пользователя.

Все эти компоненты зарегистрированы в Каталоге ФАП как части составного произведения "Система имитационного моделирования мелкозернистых алгоритмов и структур WinALT".

Функциональные возможности. В настоящее время имеется реализация системы для платформы Win32.
WinALT построен как открытая система, возможности которой могут расширяться пользователем. WinALT может пополняться внешними модулями, которые представляют собой динамически подключаемые библиотеки - .dll файлы ОС Windows. Более того, из таких модулей могут собираться новые компоненты системы. Средства интерфейса системы нацелены на то, чтобы дать пользователю возможность комфортного конструирования и модификации графических образов как данных модели, так и моделирующих программ, обеспечить возможность следить за динамикой изменения преобразуемых в модели данных. Можно сказать, что предлагаемая система является системой визуального программирования, и, по-видимому, одной из первых в своей области. Установка системы на компьютер осуществляется с помощью инсталлятора, который использует библиотеку install.acl. Она содержит набор функций для распаковки и копирования файлов, реализации пользовательского интерфейса инсталлятора.

Структура каталогов системы WinALT, которую создает инсталлятор на диске в каталоге, указанном пользователем, такова:

• acllib – здесь хранятся модули библиотек системы WinALT (включая пакет стандартных библиотек пользователя).
• bin – исполняемые модули системы, а также динамически подключаемые библиотеки.
• developr – каталог, предназначенный для диалога разработчиков системы как между собой, так и с конечными пользователями.
• docs – каталог, содержащий документацию, не вошедшую в справочник по системе.
• globals – каталог, содержащий глобальные объекты данных системы.
• help – содержит файлы справки.
• inc – каталог, содержащий файлы, подключаемые к программе, написанной на языке системы WinALT.
• objmgrs – в этом каталоге хранятся драйверы объектов данных, используемые объектным менеджером, а также драйверы различных режимов визуализации, используемые OVE.
• projects – местоположение проектов пользователя.
• samples – примеры моделей дискретных динамических систем, иллюстрирующих возможности системы.

После инсталляции в меню Старт появляется подменю WinALT, из которого можно запустить графическую оболочку системы WinALT.

Назначение: Расчет пошаговой схемы оптимальной укладки груза в транспортное средство
Область применения: Логистика, дистрибьюция, склад, транспорт
Используемый алгоритм: алгоритм разработан автором программы.  Уникальный эвристический алгоритм с элементами нейросетевых и генетических вычислений, созданный на стыке дискретной математики, математической логики и математической статистики.
Подробнее на http://www.packer3d.ru/node/566.
Функциональные возможности: Оптимальная загрузка транспорта с учетом погрузочных и транспортных ограничений на перевозку груза.
Инструментальные средства создания: Borland C++. 

Назначение
В настоящее время возрастает потребность использования имитационного моделирования при проектировании, разработке, оптимизации технических систем и технологических процессов, информационных и управляющих систем в различных прикладных областях. Отсутствие у потенциальных пользователей, являющихся специалистами конкретных прикладных областей, профессиональной подготовки в области имитационного моделирования, препятствует его широкому использованию.

Поэтому проблема разработки системы имитационного моделирования, ориентированной на широкий круг пользователей, являющихся специалистами в своих предметных областях, но не имеющих глубоких знаний в области имитационного моделирования и не имеющих опыта разработки имитационных моделей, является актуальной.

Область применения
Программные продукты (ПП), построенные на основе системы MTSS (Manufacturing and Transportation Simulation System), позволяют неспециалистам в имитационном моделировании визуально строить имитационные модели технологических систем (ТС) и проводить различные имитационные эксперименты с этими моделями. Моделируемые технологические системы определяются набором элементарных моделей (ЭМ), включенных в состав ПП, созданных и провалидированных специалистами в имитационном моделировании.

Основные свойства системы MTSS:

• система применяется для создания библиотек ЭМ для различных технологических систем. ЭМ представляет собой имитационную модель технологического объекта (ТО), входящего в состав исследуемой ТС. ЭМ создаются с использованием языка программирования Java, среды Eclipse, и набора классов, определенных в самой системе;
• библиотеки ЭМ могут быть объединены для собственно создания программного продукта на основе системы MTSS;
• библиотеки ЭМ используются затем специалистами в предметных областях для самостоятельного проведения имитационных исследований технологических систем. Специалист в предметной области, используя только интерфейс предложенной системы, визуально создает различные имитационные модели из экземпляров ЭМ, помещая их в модель и соединяя друг с другом. В любой момент такая имитационная модель может быть запущена на исполнение. Статистические данные собираются и анализируются во время исполнения имитационной модели, что позволяет не тратить время на дополнительный анализ полученных данных.

Система MTSS позволяет использовать построенные с ее помощью имитационные модели следующим образом:

1. Как самостоятельные имитационные модели, для проведения имитационных исследований.
2. Соединять имитационные модели с другими программными и аппаратными системами (существующими и перспективными) и использовать их для: 

• отображения процессов в реальной системе (в этом случае модель использует данные о функционировании реальных ТО);
• управления реальной системой посредством алгоритмов ЭМ;
• имитации некоторых или всех технологических объектов, физически не представленных в исследуемой ТС, но требуемых, например, для отладки различных программ управления.

Интерфейс пользователя
Система MTSS используется как специалистами в предметной области, так и специалистами в имитационном моделировании.
Специалист в предметной области использует окно программы, представленное на рисунке.

 Рис. Интерфейс пользователя системы MTSS (библиотека технологических объектов нефтегазодобывающего предприятия)
Область 1 – представление параметров модели в целом или выбранного в области 2 экземпляра какой-либо ЭМ
Область 2 – визуальное создание и исполнение имитационной модели в двумерном режиме (область PlayYard). В этой области происходит добавление экземпляров ЭМ, визуальное соединение этих экземпляров, выбор текущего экземпляра ЭМ (для настройки его параметров в области 1), а также для наблюдения за исполнением модели
Область 3 – быстрая навигация по имитационной модели
Область 4 – вывод статистических данных
Область 5 – выбор ЭМ для добавления в модель, управление имитационным запуском. При создании нового экземпляра ЭМ пользователь должен выбрать нужную ЭМ в этой области, а затем щелкнуть мышью в области 2. После этого экземпляр ЭМ будет создан в модели, и доступен для дальнейших манипуляций (настройки, соединение с другими экземплярами ЭМ).

Для визуального представления ЭМ в имитационной модели используется двумерное изображение ЭМ. Трехмерное изображение технологической системы также возможно, но применяется только для целей отображения хода имитационного эксперимента. Для редактирования модели используются только двумерные изображения

Специалист в имитационном моделировании использует среду Eclipse и плагин Eclipse для системы MTSS для создания новых ЭМ и библиотек. Создание ЭМ является программным, а потому не имеет никаких ограничений, накладываемых обычно визуальными системами программирования.

Библиотеки ЭМ
На момент публикации реализовано пять различных библиотек ЭМ, в различных предметных областях.
Некоторые из этих библиотек являются коммерческими продуктами (wirthsim [1]), другие выполняются как научные разработки: библиотека нефтегазодобывающего предприятия (НГДП) для отладки Экспериментального Образца Системы Оперативного Мониторинга Технологической Информации (ЭО СОМТИ) [3], библиотека ЭМ водоотлива угольной шахты [4], библиотека ЭМ угольного забоя, библиотека ЭМ системы конвейеров угольной шахты [4]).

Система MTSS представлена в материалах конференций [5-7], описание этой системы приведено в [2].

Список литературы

1.            WirthLogistic GMBH. — 19.10, 2011. — www.wirthsim.com.
2.            Рудометов С.В. Визуально-интерактивная система имитационного моделирования технологических систем  // Вестник СибГУТИ, 2011. №3. — С. 14–27.
3.            Журавлев С.С., Окольнишников В.В., Рудометов С.В. Моделирование технологических процессов нефтегазодобывающих предприятий  // Труды Шестой азиатской международной школы-семинара "Проблемы оптимизации сложных систем". 2009. — C. 163–168.
4.            Журавлев С.С., Окольнишников В.В., Рудометов С.В., Шакиров С.В. Моделирование водоотливных и транспортных систем угольных шахт  // Труды Шестой азиатской международной школы-семинара "Проблемы оптимизации сложных систем". 2010. — C. 169–175.
5.            Rudometov S.V. Workflow for Rapid Simulation of Complex Distribution Centers  // International Conference on Modelling and Simulation. Prague, Czech Republic, 2010. — P. 374–377.
6.            Рудометов С.В., Окольнишников В.В. Возможности среды имитационного моделирования TSS  // Труды ИВМ и МГ СО РАН Серия Информатика: Материалы Пятой азиатской международной школы семинара "Проблемы оптимизации сложных систем". Новосибирск, 2009. Т. 9. — C. 111–116.
7.            Rudometov S.V., Okolnishnikov V.V. Development of Distributed Simulation System  // Proc of the Seventh International Conference "Parallel Computing Technologies (PaCT-2003)". Nizhni Novgorod, Russia, 2003. — P. 524–527.

Назначение - Программа предназначена для вычисления структурных характеристик циркулянтных сетей (графов), задаваемых с помощью компактного параметрического описания: числа вершин и множества образующих.

Область применения - системы информатики; теория графов; сети связи.

Программа вычисляет следующие структурные характеристики:
- диаметр и средний диаметр заданной циркулянтной сети,
- нижние границы характеристик (диаметра и среднего диаметра) в классе циркулянтных сетей с данными числом вершин и степенями вершин,
- величину отклонения характеристик заданной сети от полученных оценок, 
- распределение вершин по ярусам в заданной сети.

Используемый алгоритм - Программа основана на оригинальном эвристическом методе определения структурных характеристик, разработанном автором.  Алгоритм позволяет сократить время вычисления и величину требуемой памяти, что дает возможность анализировать циркулянтные сети с числом вершин до 110 миллионов и степенью вершин до 34.