В Протвино завершился GraphiCon2015

Просто о сложном: зачем нужна визуализация суперкомпьютерных вычислений

В подмосковном Протвино завершился GraphiCon2015 – международная конференция по компьютерной графике и визуализации. В этом году мероприятие проходило в юбилейный двадцать пятый раз, и в его работе приняли участие более 200 ученых из России, стран СНГ, США, Тайваня и Германии.

Конференция GraphiCon собирает на единой площадке специалистов из разных стран мира – ученые выступают с докладами по компьютерной графике, обработке изображений, компьютерному зрению, виртуальному окружению. В этом году коллектив НИИ Наукоемких компьютерных технологий Университета ИТМО представил на мероприятии доклад «Визуализация в задачах поддержки принятия решений: вызовы и реализации». Ученые рассказали о том, как в НИИ НКТ создают системы управления сложными комплексными объектами, предназначенные для обеспечения их стабильной работы, предотвращения рисков и снижения последствий различных критических ситуаций.

Например, к ним относится система поддержки принятия решений по управлению Комплексом защитных сооружений (КЗС) Санкт-Петербурга от наводнений, системы мониторинга биологических угроз, управления сетями городского транспорта, мониторинга скрытых общественных процессов – распространения наркотиков, криминальных сообществ, информационных акций в социальных сетях. Однако для прикладного использования таких систем одних математических формул и расчетов на их основе недостаточно. По словам инженера НИИ НКТ Университета ИТМО Андрея Карсакова, для выработки решения конечный пользователь должен иметь возможность визуально оценить прогнозируемую ситуацию в целом. Кроме того, визуализация полученных данных необходима на этапе разработки самой системы – для отладки и настройки математических моделей, подтверждения или опровержения собственных гипотез, валидации результатов и так далее.

Университет ИТМО. Комплекс защитных сооружений  Санкт-Петербурга от наводнений.
Университет ИТМО. Комплекс защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений.

«Для того, чтобы принять решение, зачастую приходится анализировать большие объемы данных, вычисленные на суперкомпьютерах по сложным математическим моделям. Понять или даже просто охватить взглядом все графики и таблицы может быть невероятно трудно, поэтому в каждой научной команде должны быть специалисты по визуализации этих данных, – объясняет Андрей Карсаков. – Например, моделируется сценарий эвакуации людей из большого здания: модель выдает только координаты, по которым невозможно определить, насколько правдоподобны перемещения людей. Однако визуализация всей картины передвижений позволяет оценить справедливость расчетов в целом».

По словам старшего научного сотрудника НИИ НКТ Сергея Иванова, в ряде случаев визуализация может быть важна не для конечного пользователя, принимающего решение, а для оператора, который занимается его подготовкой.

«Мы моделировали процесс эвакуации зрителей со стадиона “Зенит-Арена”. Объект еще строится, и сценарии принятия решений при экстремальных ситуациях еще могут быть скорректированы. Мы можем заранее предположить варианты ситуаций, показать, как это будет происходить, а не просто выдать цифры – туда пойдет две тысячи человек, туда – десять, и там будет давка. Это предсказательная модель, и она нужна для предварительного прогнозирования того, что может произойти», – рассказывает ученый.

Директор НИИ НКТ Александр Бухановский подчеркивает, что принципиальной позицией института является ориентация на собственные программные разработки в области научной визуализации, компьютерной графики и виртуальной реальности. Все программные инструменты и прикладные системы сотрудники НИИ разрабатывают самостоятельно на основе низкоуровневых библиотек.

Университет ИТМО. Александр Бухановский.
Университет ИТМО. Александр Бухановский.

«Наша задача состоит не только в реализации прикладных проектов, но и в подготовке высококвалифицированных специалистов, способных качественно и быстро разрабатывать конкурентоспособное программное обеспечение. Потому мы стремимся максимально стимулировать разработку собственных программ студентами, аспирантами, используя обширные инструментальные наработки нашего НИИ, тем самым развивая их навыки в части инженерии программного обеспечения, – комментирует Александр Бухановский. – В исключительных случаях мы можем применять и стороннее ПО: например, в исследовательских целях либо в случаях жестких ограничений времени выполнения проекта».

Собственную среду разработки различных визуализационных приложений НИИ НКТ разрабатывает и совершенствует уже более двух лет. Это своего рода графический движок, который позволяет решать подавляющую часть задач, стоящих перед подразделением, – от качественной трехмерной графики до работы с ГИС-данными и визуализации больших сетевых структур.

Университет ИТМО. Андрей Карсаков.
Университет ИТМО. Андрей Карсаков.

«На данный момент на рынке отсутствуют подобные комплексные решения, поэтому мы пытаемся делать все своими силами, – отмечает Андрей Карсаков. – В докладе на конференции GraphiCon2015 мы вживую продемонстрировали примеры, созданные с использованием собственных средств разработки. Многие участники конференции отметили высокое качество работ, и с некоторыми мы надеемся на дальнейшее плодотворное сотрудничество».

Председатель конференции, директор Института физико-технической информатики Станислав Клименко рассказывает, что GraphiCon – это старейшая в своей области конференция, крупнейшая в России и СНГ. Она служит международным форумом исследователей и разработчиков, целью которого является обмен новыми знаниями и опытом в области компьютерной графики, обработки изображений, систем визуализации и виртуального окружения, систем поддержки принятия решений и технологий обработки больших массивов данных.

 Александр Пушкаш

Редакция новостного портала Университета ИТМО

Архив по годам: