Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Математическое и программное обеспечение планирования задач распределенной вычислительной системы на основе мультиагентного подхода Лопатин, Роман Сергеевич

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Лопатин, Роман Сергеевич. Математическое и программное обеспечение планирования задач распределенной вычислительной системы на основе мультиагентного подхода : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.11 / Лопатин Роман Сергеевич; [Место защиты: Воронеж. гос. техн. ун-т].- Воронеж, 2012.- 146 с.: ил. РГБ ОД, 61 12-5/3426

Введение к работе

Актуальность темы. Организация планирования работы больших систем представляет собой сложный процесс, требующий значительных временных ресурсов. Наличие нескольких центров обслуживания, большое количество работ, жесткие ограничения на ресурсы - все это обусловливает необходимость разработки математического, алгоритмического и программного обеспечения для решения данной задачи.

В связи с возможностью распараллеливания большинства операций наиболее эффективным способом решения такой задачи является разработка распределенной системы, компоненты которой выполняли бы отдельные операции по планированию.

Разработка параллельных и распределенных вычислений начала интенсивно развиваться в 70-х годах прошлого века. Большой вклад в становление и развитие кластерных вычислений и грид-систем внесли такие ученые, как Г. Пфистер, И. Фостер, К. Кессельман, С. Тики и др. Теория многоагентных систем появилась, в частности, благодаря методам теории принятий решений в команде, одними из авторов которых были Д. Маршак, Р. Раднер и др. Мультиагентные системы получили свое развитие благодаря таким ученым, как С. Рассел, П. Норвиг, И. Шоэм, Д.А. Поспелов, В.Б. Тарасов и многим другим.

Однако использование распределенных систем применительно к решению задачи планирования задач практически отсутствуют. Почти все виды данных задач отличаются NP-полнотой и требуют существенных временных затрат для своего решения. Данный процесс является итеративным, и на каждой операции выполняется планирование, например, для определенной машины. В связи с этим для больших систем с огромным числом работ целесообразно распараллелить некоторые вычисления и использовать теорию многоагентных систем для организации планирования работ с несколькими машинами.

Таким образом, актуальность диссертационной работы продиктована необходимостью сокращения времени, затрачиваемого на решение задач планирования работ за счет использования параллельного выполнения некоторых операций и использования многоагентного подхода.

Тематика диссертационной работы соответствует научному направлению ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «Вычислительные комплексы и проблемно-ориентированные системы управления».

Цель работы. Целью работы является разработка математического, алгоритмического и программного обеспечения для функционирования распределенной вычислительной системы, предназначенной для планирования задач.

Задачи исследования. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1. разработать структуру системы, предназначенной для распределенной обработки данных, поступающих от «интеллектуальных агентов»;

  2. разработать математическое и алгоритмическое обеспечение, позволяющее интеллектуальному агенту принимать решение о планировании работ;

  3. спроектировать алгоритмы, языки и программные инструменты для организации взаимодействия интеллектуальных агентов;

  4. реализовать программные средства, позволяющие осуществлять процесс планирования.

Методы исследования. При решении поставленных в диссертации задач использовались методы теории многоагентных систем, теории распределенных вычислений, теории принятия решений, а также методы объектно-ориентированного программирования.

Тематика работы соответствует следующим пунктам паспорта специальности 05.13.11 «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей»: п.З «Модели, методы, алгоритмы, языки и программные инструменты для организации взаимодействия программ и программных систем» и п. 8 «Модели и методы создания программ и программных систем для параллельной и распределенной обработки данных, языки и инструментальные средства параллельного программирования».

Научная новизна работы. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

  1. Математическое обеспечение для системы принятия решений интеллектуального агента, отличающееся возможностью выбора целевой функции и ограничений, а также учитывающее ограничения, накладываемые другими агентами и обеспечивающее возможность планирования работ для данного агента с учетом выбранного критерия и имеющихся ограничений.

  2. Алгоритм для распределенной обработки данных в мультиагентной системе, учитывающий предпочтения и ограничения всех агентов и обеспечивающий сокращение времени, затрачиваемого на процесс составления расписания за счет параллелизма выполнения отдельных операций.

  3. Лингвистические механизмы обеспечения межмодульного взаимодействия с коммуникационной подсистемой, учитывающие специфику передаваемых команд и обеспечивающих гарантированную доставку групповых сообщений.

  4. Программное обеспечение процесса планирования работ, учитывающее параллелизм выполнения отдельных этапов агентами и обеспечивающее автоматизацию процесса планирования.

Практическая значимость исследования. Практическая значимость работы заключается в разработке программного обеспечения, позволяющего осуществлять процесс планирования на примере составления расписания учебных занятий. Программное обеспечение, реализованное в составе центра

управления и интеллектуальных агентов, отличается распределенностью компонент и параллелизмом их функционирования.

Результаты внедрения. Разработанный программный комплекс в составе программных компонент, представляющих собой центр управления и интеллектуальных агентов, апробирован в НОУ ВПО «Международный институт компьютерных технологий» для планирования расписания учебных занятий. Эффект от внедрения заключается в сокращении времени, затрачиваемого на процесс планирования.

Апробация работы. Основные положения диссертационного исследования докладывались на следующих конференциях: I Всероссийской научно-практической конференции «Критические технологии вычислительных и информационных систем» (Воронеж, 2011), IV Международной научно-практической конференции «Перспективы развития информационных технологий» (Новосибирск, 2011), V Международной конференции «Актуальные вопросы современной техники и технологии» (Липецк, 2011), III Международной научно-практической конференции «Применение инновационных технологий в научных исследованиях» (Курск, 2011), Всероссийской научной школе «Информационно-телекоммуникационные системы и управление» (Воронеж, 2011), Международной открытой научной конференции «Современные проблемы информатизации в экономике и обеспечении безопасности» (Воронеж, 2012).

Публикации. По результатам диссертационного исследования опубликовано 13 научных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично автором получены следующие результаты: [3] -разработка структуры распределенной системы; [1, 2] -математическое обеспечение для распределенной системы; [5] - оценка возможности распараллеливания работ при формировании расписания; [8, 10] -алгоритмическое обеспечение функционирования системы и ее отдельных компонент; [12,13] - реализация программного обеспечения для процесса планирования.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 108 наименований. Основная часть работы изложена на 129 страницах, содержит 28 рисунков, 19 таблиц.

Похожие диссертации на Математическое и программное обеспечение планирования задач распределенной вычислительной системы на основе мультиагентного подхода