Parallelization of Network Dynamics Computations in Heterogeneous Distributed Environment
Oleksandr Sudakov and Volodymyr Maistrenko
本文研究了在异构计算资源环境下并行化计算大规模非局部耦合振子网络中非线性动力学的问题。所提出的方法可应用于多种非线性动力学模型，支持运行时指定参数和网络拓扑。与现有工具不同，该方法透明地并行求解不同网络元素的方程，终端用户无需进行并行编程。运行时调度器会考虑计算和通信资源的性能，以减少停机时间并实现准最优并行加速。我们实现了该方法，并通过大量应用证明了其有效性，包括模拟由Hodgkin-Huxley、FitzHugh-Nagumo和Kuramoto模型描述的10^3-10^8元素大型动态网络、研究帕金森病期间的病理性同步、分析多稳态、研究3D网络中的嵌合体和孤立态等。上述所有计算均可使用对称多处理器、图形处理单元和工作站网络在同一运行中完成，实验证明对于大型网络可实现接近线性的加速。该方法有望扩展到边缘计算设备等新型硬件。
This paper addresses the problem of parallelizing computations to study non-linear dynamics in large networks of non-locally coupled oscillators using heterogeneous computing resources. The proposed approach can be applied to a variety of non-linear dynamics models with runtime specification of parameters and network topologies. Parallelizing the solution of equations for different network elements is performed transparently and, in contrast to available tools, does not require parallel programm...