Пензенские ученые разработали веб-приложение для моделирования сетей и инженерных систем
Ученые Пензенского государственного университета (ПГУ) разработали веб-приложение, которое позволяет моделировать работу сетей и инженерных систем еще до их сборки и ввода в эксплуатацию. Программа построена на основе автоматного программирования и концептуальных графов. Ноу-хау позволяет экономить средства на этапе предпланирования и избежать ошибок при проектировании. На инновационное решение получено государственное свидетельство регистрации программы для ЭВМ.
Моделирование систем и сетей до ввода в эксплуатацию критически важно. Оно позволяет заранее выявить узкие места и слабые узлы, спрогнозировать нагрузку и время обработки данных. Такой подход помогает избежать дорогостоящих ошибок при развертывании сетей, грамотно распределить ресурсы и сбалансировать нагрузку.
Созданный автомат представляет собой математический граф с вершинами и ребрами, который используется для описания топологии сети. Его вершины обозначают отдельные узлы, а ребра — связи между ними. Затем такой граф преобразуется в реактивный агент, поведение которого можно исследовать в разных сценариях.
«Каждому узлу графа присваивается коэффициент, определяющий, на какой следующий узел отправляется пакет, а также временная задержка (вес), задающая время обработки пакета на данном узле», — пояснил один из разработчиков, магистрант ПГУ Сабир Кулахметов.
Пользователь может создать структуру автомата в графическом редакторе концептуальных графов или описать ее вручную. После этого задаются необходимые параметры вершин.
Детали моделирования реактивных алгоритмов можно просмотреть в консоли разработчика, где выводится информация о пошаговой обработке. Программа не требует модификации кода под конкретную задачу — достаточно представить задачу в форме автомата, который будет моделироваться. В этом заключается универсальность решения.
По результатам моделирования приложение выдает несколько итераций (вариантов) полного прохождения пакета от начальной вершины до конечной. Для каждой итерации доступны: общая и детальная статистика прохождения трафика, коэффициенты вершин, маршруты потоков данных, время, затрачиваемое на обработку пакета, нагрузка на отдельные узлы. Поддерживается как ручной расчет — прохождение пакета по узлам сети, так и автоматизированное моделирование с использованием псевдослучайной генерации чисел для генерации трафика. Данные можно задавать как реальными значениями, так и коэффициентами для дальнейшего масштабирования на реальную сеть.
Авторы отмечают, что созданное ими веб-приложение универсально и найдет применение в различных сетевых технологиях.
«Моделирование компьютерных сетей передачи и обработки данных, кластерных вычислений в дата-центрах и центрах обработки данных можно применять для распараллеливания вычислений на больших объемах данных или распределенного обучения алгоритмов искусственного интеллекта», — рассказал Сабир Кулахметов.
Например, в сфере инженерных коммуникаций приложение открывает возможности для наладки систем ЖКХ: электросетей, водопровода или канализации.
«Благодаря этому инженеры смогут заранее просчитать пропускную способность коллектора или отдельного узла, оценить нагрузку на инфраструктуру. Можно будет смоделировать, например, график работы мусоровозов и распределение транспортных ресурсов. И все это еще до начала реальных работ», — уверен разработчик.
Веб-приложение также можно использовать в учебном процессе. С его помощью программисты смогут на практике осваивать принципы работы с автоматами и реактивными алгоритмами, пошагово разбирая логику переходов и оттачивая навыки моделирования сложных систем.