Ing. Daniel Langr, Ph.D.

2014

Navrhovaný projektu navazuje na předchozí výzkum a vývoj v oblasti paralelních a distribuovaných výpočetních systémů a zabývá se oblastmi masivně paralelních počítačů, výpočetních klastrů, globálních gridových systémů a GPU architektur. Konkrétně se projekt zaměří: 1) na výzkum architektury nededikovaných klastrů se zaměřením na návrh distribuovaného plánovače úloh pro takové klastry, 2) na návrh efektivních algoritmů pro určení parametrů krystalové struktury získaných pomocí difrakční spektroskopie na masivně paralelních GPU klastrech, 3) na paralelizaci algoritmů inspirovaných imunitními systémy na GPU klastrech, 4) na vývoj efektivních algoritmů pro získání dat pro vizualizaci velmi velkých řídkých matic, mapovaných řádkově/sloupcově na masivně paralelní superpočítače, 5) na výzkum heuristických algoritmů po přidělování výpočetních prostředků v celosvětových výpočetních gridech.

2012

Tento projekt se skládá z několika dílčích projektů, které se zabývají různými aspekty v rámci paralelního programování. První z oblastí výzkum jsou řídké matice. Tato část projektu je zaměřená na praktickou stránku využití formátu kvadrantového stromu jakožto abstraktního datového typu pro reprezentaci řídkých matic. Předběžné výsledky testování ukazují vysoký potenciál tohoto formátu. Další částí projektu jsou algoritmy pro vizualizaci rozsáhlých řídkých matic. Předchozí vyvinutý algoritmus je nezávislý na rozdělení matice mezi procesory paralelního počítače. Cenou této nezávislosti jsou paměťové nároky, které jsou přímo úměrné velikosti výsledného obrázku, a které mohou bránit detailnějšímu zkoumání struktury nenulových prvků. Cílem tohoto projektu je vyvinout paměťově efektivní algoritmy pro vizualizaci konkrétních typů rozsáhlých řídkých matic, které umožní vytvářet mnohem detailnější výsledné obrázky. Další částí projektu je efektivní implementace algoritmu pro řešení soustav l

2010 - 2012

Cílem projektu je realizace experimentálního gridu pro vědeckotechnické výpočty zejména z oblasti lineární algebry. Na tomto gridu bude spuštěna speciální verze knihoven (BLAS/LAPACK) pro numerickou lineární algebru. Pokud uživatel potřebuje provést nějaký výpočet, heuristika v jeho klientské části vyhodnotí, zda je rychlejší provést lokální výpočet nebo poslat vstupni data na grid a počkat na výsledky zaslané gridem.

2011

Vizualizace řídkých matic je většinou vykonávána na desktopových systémech za pomocí programů jako je Matlab nebo Mathematica. Tento přístup je ale nepoužitelný v případě velkých matic, které se nachází v paměti mnoha uzlů masivně paralelního superpočítače. Cílem tohoto projektu je vyvinout efektivní vizualizační techniky pro rozsáhlé řídké matice, které budou snadno integrovatelné do existujících kódů založených na paralelním programovacím modelu MPI.

2012 - 2014

Algoritmy pro řešení tzv. Grand Challenge problémů vedou na obrovská data, typicky v podobě řídkých matic. Tento projekt se zabývá výzkumem efektivních a škálovatelných algoritmů a datových struktur pro vstupně/výstupní operace nad velmi rozsáhlými řídkými maticemi, které díky své velikosti musejí být ukládány a zpracovávány pomocí masivně paralelních počítačích s desítkami a stovkami tisíc procesorů. Jedná se o matice s biliony nenulových prvků. Projekt je zaměřen na výzkum nových souborových binárních formátů pro ukládání těchto velmi rozsáhlých řídkých matic, na výzkum datových struktur a škálovatelných algoritmů umožňujících efektivní načítání těchto matic do masivně paralelních řešičů a výzkum paměťově efektivních formátů pro reprezentaci těchto matic v počítačové paměti. V neposlední řadě se projekt zaměřuje i na výzkum efektivních a škálovatelných algoritmů pro vizualizace těchto velmi rozsáhlých matic na masivně paralelních počítačích. Projekt kromě teoretické části zahrnuje i ověření navržených algoritmů a datových struktur na reálných masivně paralelních počítačích.

2022 - 2024

Mnoho současných a budoucích experimentů využívá středně těžká jádra jako laboratoře pro zkoumání fundamentálních symetrií přírody a hledání signálů fyziky za hranicemi Standardního modelu. Zatímco velké urychlovače zkoumají oblasti vysokých energií, citlivé studie nízkoenergetických jaderných procesů poskytují komplementární přístup. Náš projekt využije unikátní kombinaci jaderné fyziky, teorie grup a pokročilých výpočetních metod k vytvoření moderního přístupu pro výpočty struktury středně těžkých jader a jejich procesů z prvních principů s vysokou přesností a rozsahem. To nám umožní poskytnout množství klíčových předpovědí nezbytných pro interpretaci experimentů pro detekci částic temné hmoty a hledání odchylek od předpovědí Standardního modelu v elektroslabých jaderných procesech.

2011 - 2012

Cílem projektu je návrh a vytvoření rámce pro ukládání rozsáhlých řídkých matic na diskové subsystémy a jejich zpětné načítání v rámci SA-NCSM (symmetry adapted no-core shell model) řešiče.

2016 - 2018

Jedním z nejdůležitějších otevřených problému současné fyziky je přesné popsání silné interakce mezi nukleony, které vychází ze základních principů kvantové chromodynamiky, a využití této interakce pro výpočet struktury atomových jader a jaderných reakcí. V rámci tohoto projektu bude skupina jaderných fyziků a počítačových vědců vývíjet nové přístupy a metody pro modelování vlastností lehkých a středně těžkých atomových jader a bude je implementavat ve formě masivně paralelních algoritmů pro moderní superpočítačové architektury. Tento vývoj umožní modelování středně těžkých jader z prvních principů a poskytne přesné informace o jaderné struktuře, které jsou důležité pro zkoumání jaderných reakcí, modelování interakcí neutrin s atomovými jádry, nebo testování fyziky za hranicemi standardního modelu.