Gutkowski - Obliczenia rownolegle

Proponowany temat pracy:
Optymalne projektowanie konstrukcji
z wykorzystaniem obliczeń równoległych
Opiekun naukowy:
Prof. dr hab. inż. Witold Gutkowski
Projektowanie konstrukcji inżynierskich jest złożonym procesem iteracyjnym, wiążącym
szereg różnych dyscyplin. Zwykle rozpoczyna się on od projektu wstępnego, określającego
główne założenia i cele. W dalszym etapie procesu uwzględnione zostają kolejne dziedziny
(wymagania) związane z funkcjonowaniem konstrukcji. Są to: założenia architektoniczne,
bezpieczeństwo, wytrzymałość, ceny materiałów i wykonania, itp., itd. Zmiany parametrów w
jednym obszarze, mogą powodować zmiany funkcji w innych obszarach. Wymagane są
wtedy kompromisy (trade-off), prowadzące do rozwiązań o określonym ryzyku. Przy
kolejnych iteracjach zmniejsza się liczbę zmiennych parametrów. Ostateczna decyzja co do
liczby zmiennych parametrów umożliwia syntezę w postaci optymalizacji wielokryterialnej.
Rozwiązaniem tego problemu jest zastosowanie obliczeń równoległych. Obliczenia takie
wykonywane mogą być: na wielu rdzeniach procesorów CPU (Multicore processors),
procesorach kart graficznych GPU (NVIDIA CUDA), lub na klastrach obliczeniowych (tj.
grupie komputerów PC połączonych siecią Ethernet), czy wreszcie na komputerach masowo
równoległych (tj. superkomputerach wyposażonych w setki współpracujących ze sobą
procesorów).
Jednym z bardziej złożonych i czasochłonnych elementów projektowania konstrukcji, jest ten
związany z obliczeniami wytrzymałościowymi. Wymaga on stosownego oprogramowania,
które pozwoli wykorzystać moc obliczeniową opisanych powyżej konfiguracji sprzętowych. W
tym celu oprócz istniejących bibliotek programistycznych jak Basic Linear Algebra
Subprograms (BLAS), powstają całe środowiska obliczeniowe przystosowane do obliczeń
równoległych jak MATLAB - Parallel Computing Toolbox.
Tematem rozprawy, jest zorganizowanie, istniejących programów projektowania, w jeden
system obliczeń równoległych. Efektem tego zadania będzie możliwość projektowania
optymalnego, uwarunkowanego różnymi wymaganiami konstrukcyjnymi.