Հայաստանի ատենախոսությունների բաց մատչելիության պահոց = Open Access Repository of the Armenian Electronic Theses and Dissertations (Armenian ETD-OA) = Репозиторий диссертаций Армении открытого доступа

Բազմամասշտաբային ճարտարապետությամբ բարդ ցանցային համակարգերի նպատակային նախագծումը բաշխված հաշվողական ռեսուրսների օգտագործմամբ

Հովհաննիսյան, Մինաս Հենրիկի (2017) Բազմամասշտաբային ճարտարապետությամբ բարդ ցանցային համակարգերի նպատակային նախագծումը բաշխված հաշվողական ռեսուրսների օգտագործմամբ. PhD thesis, ՀՀ ԳԱԱ Ինֆորմատիկայի և ավտոմատացման պրոբլեմների ինստիտուտ.

[img]
Preview
PDF (Thesis)
Available under License Creative Commons Attribution.

Download (22Mb) | Preview
    [img]
    Preview
    PDF (Abstract)
    Available under License Creative Commons Attribution.

    Download (4Mb) | Preview

      Abstract

      Теория сетей является активно развивающейся областью науки. Множество объектов и явлений представляют в виде статических и динамических сетевых структур, что позволяет применять аппарат теории сетей для широкого спектра явлений и задач. Большой интерес вызывают критические явления в сетях, происходящие в результате различных процессов, ввиду наблюдаемых аналогий с различными физическими, химическими и биологическими явлениями. Важным случаем процесса, приводящего к подобному явлению – фазовому переходу – является процесс направленного развития сетей с топологическими ограничениями Изучение упомянутых явлений невозможно осуществить в полной мере без их программной реализации и анализа экспериментальных результатов, полученных на основе компьютерных стимуляций. Эти результаты необходимо получать для различных значений параметров рассматриваемых явлений; необходимо рассматривать ансамбли сетей, которые включают тысячи сетей с одинаковыми параметрами; кроме того, само явление может требовать проведения множества шагов, количество которых достигает десятков миллионов. Поэтому, программная реализация требует применения различных техник распределения и распараллеливания выполняемых вычислений. Множество существующих программных систем моделирования сетей не позволяют рассматривать динамические процессы на сетях, а предназначены для их статического анализа и визуализации. Системы, позволяющие моделировать динамические процессы в сетях, являются узконаправленными и предназначены для проведения исследований в специфичных областях, таких, как, например, сети протеиновых взаимодействий или компьютерные сети. Другие системы предоставляют общие подходы для моделирования подобных процессов, однако от пользователя требуется полное описание необходимых действий, что требует много времени и соответствующих знаний среды от пользователя для моделирования конкретного процесса и не обеспечивает гибкости решения относительно модификаций процесса. Кроме того, результаты экспериментов требуют соответствующей автоматической обработки с целью получения необходимых характеристик и динамик их изменения, что также необходимо реализовать пользователю. Следовательно, актуальной задачей является создание программной системы, которая позволит выполнять необходимое моделирование рассматриваемой динамики с возможностью легкой и быстрой настройки под конкретные характеристики и последующего автоматического анализа полученных экспериментальных данных. Սույն ատենախոսությունը նվիրված է պատահական ցանցերի ուղղորդված զարգացման պրոցեսի մոդելավորման ծրագրային մեթոդներին և նրանց կիրառությանը պրոցեսի հետազոտության համար: Աշխատանքը ներկայացնում է մշակված ալգորիթմները և ծրագրային համակարգը և նրա միջոցով կատարված զարգացման պրոցեսի բազմակողմանի հետազոտությունների արդյունքները: Ատենախոսության նպատակն է պատահական ցանցերի տոպոլոգիական սահմանափակումներով ուղղորդված զարգացման պրոցեսի մոդելավորման համար նախատեսված ալգորիթմների և ծրագրային մեթոդների մշակումը և դրանց օգտագործումը նշված պրոցեսի բազմակողմանի հետազոտության համար: Աշխատանքի նորույթը կայանում է ցանցերի ուղղորդված զարգացման պրոցեսի մոդելավորման համար մշակված ալգորիթմների և ծրագրային մեթոդների մեջ: Նրանց հիման վրա ստեղծված ծրագրային համակարգը հնարավորություն է տվել կատարել Էռդոշ-Ռենյիի պատահական ցանցերի տոպոլոգիական սահմանափակումներով ուղղորդված զարգացման պրոցեսի փորձարարական հետազոտություններ, որոնց արդյունքում ստացված են հետևալ նոր արդյունքները. Դիտարկվող պրոցեսի ընթացքում տեղի է ունենում ֆազային անցում, որը ուղեկցվում է ցանցի կառուցվածքի փոփոխությամբ՝ ցանցը տրոհվում է մի քանի խիտ կլաստերների, որոնց միջև կապերը թույլ են: Ցանցերի կցության մատրիցներում դիտարկվո առաջանում է բլոկ-անկյունագծային կառուցվածք: Սպեկտրալ խտության տեսքը փոփոխվում է՝ կիսաշրջանաձևից դեպի եռանկյունաձև: Աշխատանքի կառուցվածքը հետևյալն է՝ ներածություն, չորս գլուխ և եզրակացություն: Ներածությունը համառոտ նկարագրում է դիտարկվող ոլորտը և աշխատանքում ստացված արդյունքները: Առաջին գլուխը ներկայացնում հետազոտվող ոլորտի հիմնական խնդիրները, հիմնավորում է դիտարկվող պրոցեսի արդիականությունը, նրա ծրագրային մոդելավորման համար գոյություն ունեցող համակարգերը և նրանց թերությունները: Երկրորդ գլուխը ներկայացնում է հետազոտությունների տեսական հիմունքները և օգտագործված ծրագրային տեխնոլոգիաների նկարագրությունը: Նկարագրված է պատահական գրաֆների Էռդոշ-Ռենյի մոդելը և ցանցերի հիմնական հատկությունները: Ներկայացված են ցանցերի պատկերման ալգորիթմները: Նաև նկարագրված է Մետրոպոլիս-Հաստինգսի ալգորիթմը, որը հիմք է կազմում ուղղորդված զարգացման պրոցեսի: Հաջորդիվ ներկայացված է ուղղորդված զարգացման պրոցեսի մոդելը: Այնուհետև բերված են դիտարկված ծրագրավորման զուգահեռ հիմնական տեխնոլոգիաների համառոտ նկարագրությունները: The thesis is devoted to the programmatic methods of modelling of the process of directed evolution of networks and their usage for the research of considered evolution process. This work presents the developed algorithms and software system and the results of comprehensive analysis of the directed evolution process performed with the system. The aim of the thesis is the development of algorithms and programmatic methods for modeling of directed evolution process with topological constraints and their application for in-depth analysis of the evolution process. Developed algorithms and programmatic methods of directed evolution modelling represent the novelty of the thesis. Developed software system allowed to perform experimental research of directed evolution of Erdős–Rényi random networks with topological constraints, which resulted in discovering of following new phenomena: Directed evolution with node degree conservation shows phase transition, which is accompanied with network restructure – network disintegrates into a set of dense clusters with weak inter-cluster links. Block-diagonal structure is emerging in adjacency matrices of networks. Spectral density shape changes from semicircle to triangle. The structure of the thesis is following: introduction, four chapters and conclusion. Introduction presents the overview of the area of research and the results, achieved in this work. First chapter presents main problems, which are considered in network theory and presents the actuality of the process of directed evolution of networks. After, available software systems are presented and the major problems of their application for modelling the described process. Second chapter presents theoretical basics of research process and description of used programmatic technologies. Erdős–Rényi random graphs model is described along with the description of the main properties of networks. Network visualization and community detection algorithms are presented. Depicted the Metropolis-Hastings algorithm, which is the basis of directed evolution process. Next, the model of directed evolution process is described. Finally, the major parallel and distributed technologies are presented in short.

      Item Type: Thesis (PhD)
      Additional Information: Բազմամասշտաբային ճարտարապետությամբ բարդ ցանցային համակարգերի նպատակային նախագծումը բաշխված հաշվողական ռեսուրսների օգտագործմամբ: Target designing of complex network systems with multi-scale architecture using distributed computing resources.
      Uncontrolled Keywords: Հովհաննիսյան Մինաս Հենրիկի, Hovhannisyan Minas H.
      Subjects: Informatics and Computer Systems
      Divisions: UNSPECIFIED
      Depositing User: NLA Circ. Dpt.
      Date Deposited: 31 Aug 2017 10:08
      Last Modified: 31 Aug 2017 10:08
      URI: http://etd.asj-oa.am/id/eprint/5526

      Actions (login required)

      View Item