Статья 6420

Название статьи

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АРХИТЕКТУРЫ МОБИЛЬНЫХ РЕКОНФИГУРИРУЕМЫХ АГЕНТНО-ОРИЕНТИРОВАННЫХ РАСПРЕДЕЛЕННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ 

Авторы

Волчихин Владимир Иванович, доктор технических наук, профессор, президент Пензенского государственного университета (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: cnit@pnzgu.ru
Зинкин Сергей Александрович, доктор технических наук, профессор, кафедра вычислительной техники, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: vt@pnzgu.ru
Карамышева Надежда Сергеевна, кандидат технических наук, доцент, кафедра вычислительной техники, Пензенский государственный университет (Россия, г. Пенза, ул. Красная, 40), E-mail: vt@pnzgu.ru 

Индекс УДК

004.9 

DOI

10.21685/2072-3059-2020-4-6 

Аннотация

Актуальность и цели. На современном уровне организации распределенных вычислительных систем необходимо учитывать мобильность компонент – вычислительных узлов, размещенных на мобильных платформах, и модулей программного обеспечения в форме мобильных агентов. Актуальной и слож-ной является проблема организации взаимодействий компонент в виртуализированных облачно-сетевых РВС (ОС РВС), программное обеспечение которых базируется на платформах мобильных и стационарных агентов, а аппаратное обеспечение включает стационарные и мобильные вычислительные узлы. Объектом исследования является функциональная архитектура ОС РВС. Предметом исследования является методика построения концептуальной модели распределенных вычислений в ОС РВС. Целью исследования является создание простой концептуальной модели облачно-сетевых распределенных вычислительных систем, объединяющих в себе свойства собственно облачных и грид-систем со свойствами мультиагентных систем и пригодной для последующего создания программного обеспечения прикладного и промежуточного (middleware) уровней ОС РВС путем последовательной детализации концептуальной модели.
Материалы и методы. В процессе исследований выполняется построение модели сети многоленточных машин Тьюринга и разрабатываются формализованные спецификации узлов сети на основе теории сетей абстрактных модулей и исполнимых логико-алгебраических моделей.
Результаты. Предложена обобщенная концептуальная модель функциональной архитектуры агентно-ориентированной облачно-сетевой РВС с переменной структурой и мобильным программным обеспечением на базе сети многоленточных машин Тьюринга. Предложены новые унифицированные описания элементов концептуальной модели – детерминированных, недетерминированных и вероятностных машин Тьюринга с переменной конфигурацией на базе аппарата формализованных спецификаций – сетей абстрактных модулей.
Выводы. Предложена методика построения обобщенной концептуальной модели функциональной архитектуры агентно-ориентированной ОС РВС с переменной структурой и мобильным программным обеспечением на базе сети машин Тьюринга, позволяющая разработчику оценивать свойства и определять состав программного обеспечения РВС данного типа. Предположено, что на практике такая модель пригодна также для реализации на ее основе прототипного программного обеспечения систем распределенной и параллельной символьной мультиобработки данных. 

Ключевые слова

облачно-сетевые распределенные вычислительные системы, агенты, сервисы, мультиагентные системы, сети многоленточных машин Тьюринга, логико-алгебраические спецификации 

 

 Скачать статью в формате PDF

Список литературы

1. Tanenbaum, A. S. Distributed Systems: principles and paradigms. 2nd Edition / A. S. Tanenbaum, Maarten Van Steen. – Pearson Education, Inc., 2007. – 669 p.
2. FIPA Specifications. – URL: http://www.fipa.org/specifications/index.html (дата обращения: 12.11.2019).
3. A Survey of Programming Languages and Platforms for Multi-Agent Systems / R. H. Bordini et al. // Informatica. – 2006.– Vol. 30. – P. 33–44.
4. Kravari, K. A Survey of Agent Platforms / K. Kravari, N. Bassiliades // Journal of Artificial Societies and Social Simulation. – 2015. – Vol. 18 (1), № 11. – P. 1–18.
5. Cynthia, N. Tools of the Trade: A Survey of Various Agent Based Modeling Platforms / N. Cynthia, M. Gregory // Journal of Artificial Societies and Social Simulation. – 2009. – Vol. 12 (2). – URL: http://jasss.soc.surrey.ac.uk/12/2/2.html
6. Bellifemine, F. L. Developing multi-agent systems with JADE / F. L. Bellifemine, G. Caire, D. Greenwood. – Wiley. – 2007. – 300 p. – DOI 10.1002/9780470058411
7. P2P Agent Platform: Implementation and Testing / V. Gorodetsky, O. Karsaev, V. Samoylov, S. Serebryakov // The AAMAS Sixth International Workshop on Agents and Peer-to-Peer. Computing (AP2PC 2007). – Honolulu, 2007. – P. 41–54.
8. Development of Mobile Agents with Aglets (A Java Based Tool) / M. Yadav, P. Sethi, D. Juneja, and N. Chauhan // Int. Journal of Innovations & Advancement in Computer Science. – 2015. – Vol. 4, Special Issue. – P. 245–251.
9. Evripidou, P. Metacomputing with Mobile Agents / P. Evripidou, G. Samaras // Int. Journal of Parallel Programming. – 2006. – Vol. 34, № 5. – P. 429–458.
10. Barelos, D. Mobile agents procedures: metacomputing in Java / D. Barelos, E. Pitoura, G. Samaras // Proc. of the ICDCS Workshop on Distributed Middleware (in conjunction with the 19th IEEE International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS99)). – Austin, TX USA, 1999. − P. 90−95.
11. Extendible, Mobile-Agent Based Services for the Materialization and Maintenance of Personalized and Shareable Web Views ViSMA / G. Samaras, K. Karenos, P. K. Chrysanthis, and E. Pitoura // In Proc. 11th DEXA Int. Workshop on Mobility in Databases and Distributed Systems. – 2003. – P. 974–979.
12. Web Crawler Based on Mobile Agent and Java Aglets / Md. Abu Kausar, V. S. Dhaka, Sanjeev Kumar Singh // International Journal of Information Technology and Computer Science (IJITCS). MECS Publisher. – 2013. – Vol. 5, № 10. – P. 85–91.
13. Dada, E. G. Performance Evaluation of AGLETS and JADE Mobile Agent Using Encryption and Decryption Time / E. G. Dada, S. B. Joseph, and M. K. Mishra // Radioelectronics& Informatics. – 2010. – № 4. – P. 16–20.
14. Lange, D. Programming and deploying Java mobile agents with aglets / D. Lange, M. Oshima. – Addison-Wesley Professional, 1998. – 256 p.
15. Волчихин, В. И. Организация функционирования облачно-сетевых распределенных вычислительных систем с архитектурой «агенты как сервисы» / В. И. Волчихин, С. А. Зинкин, Н. С. Карамышева // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2019. – № 4 (52). – С. 27–50. – DOI 10.21685/2072-3059-2019-4-3.
16. Евреинов, Э. В. Однородные вычислительные системы, структуры и среды / Э. В. Евреинов. – Москва : Радио и связь, 1981. – 208 с.
17. Ахо, А. Построение и анализ вычислительных алгоритмов / А. Ахо, Дж. Хопкрофт, Дж. Ульман. – Москва : Мир, 1979. – 536 с.
18. Ахо, А. Теория синтаксического анализа, перевода и компиляции. Том 1. Синтаксический анализ / А. Ахо, Дж. Ульман. – Москва : Мир, 1978. – 613 с.
19. Хопкрофт, Д. Э. Введение в теорию автоматов, языков и вычислений / Джон Э. Хопкрофт, Раджив Мотвани, Джеффри Д. Ульман. – 2-е изд.. : пер. с англ. – Москва : Вильямс, 2008. – 528 с.
20. Гаврилов, Г. П. Задачи и упражнения по дискретной математике / Г. П. Гаврилов, А. А. Сапоженко. – Москва : Физматлит, 2005. – 416 с
21. Шоломов, Л. А. Основы теории дискретных логических и вычислительных устройств / Л. А. Шоломов. – Москва : Наука, 1980. – 400 с.
22. Котов, В. Е. Теория схем программ / В. Е. Котов, В. К. Сабельфельд. – Москва : Наука, 1991. – 248 с.
23. Java Formal Languages and Automata Package [свободная кроссплатформенная программа для экспериментов с различными объектами, встречающихся в теории формальных языков. Разрабатывается Университетом Дьюка]. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/JFLAP (дата доступа: 31.10.2020).
24. Мальцев, А. И. Алгебраические системы / А. И. Мальцев. – Москва : Наука, 1970. – 393 с.
25. Плоткин, Б. И. Универсальная алгебра, алгебраическая логика и базы данных / Б. И. Плоткин. – Москва : Наука, 1991. – 448 с.
26. Gurevich, Y. Abstract State Machines: An Overview of the Project / Y. Gurevich // Foundations of Information and Knowledge Systems. Lect. Notes Comput. Sci. – 2004. – Vol. 2942. – P. 6–13.
27. Boerger, E. Unifying View of Models of Computation and System Design Frameworks / E. Boerger // Annals of Pure and Applied Logic. – 2005. – Vol. 133. – P. 149–171.
28. Алгеброалгоритмические модели и методы параллельного программирования / Ф. И. Андон, А. Е. Дорошенко, Г. Е. Цейтлин, Е. А. Яценко. – Киев : Академпериодика, 2007. – 634 c.
29. Глушков, В. М. Алгебра. Языки. Программирование / В. М. Глушков, Г. Е. Цейтлин, Е. Л. Ющенко. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – Киев : Наукова думка, 1989. – 376 с.
30. Directly executable formal models of middleware for MANET and Cloud Networking and Computing / D. V. Pashchenko, S. A. Zinkin, Mustafa Sadeq Jaafar, D. A. Trokoz, T. U. Pashchenko and M. P. Sinev // Proceedings of the 4th International Conference on Science & Engineering in Mathematics, Chemistry and Physics (SciTech 2016) Bandung, Indonesia, April 23–24, 2016 / Journal of Physics: Conference Series. – 2016. – Vol. 710. – Р. 012024. – DOI 10.1088/1742-6596/710/1/012024.
31. Зинкин, С. А. Сети абстрактных машин высших порядков в проектировании систем и сетей хранения и обработки данных (механизмы интерпретации и варианты использования) / С. А. Зинкин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2007. – № 4. – С. 37–51.
32. Зинкин, С. А. Сети абстрактных машин высших порядков в проектировании систем и сетей хранения и обработки данных (базовый формализм и его расширения) / С. А. Зинкин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2007. – № 3. – С. 13–22.
33. Зинкин, С. А. Элементы новой объектно-ориентированной технологии для моделирования и реализации систем и сетей хранения и обработки данных / С. А. Зинкин // Информационные технологии. – 2008. – № 10. – С. 20–27.
34. Колмогоров, А. Н. Математическая логика / А. Н. Колмогоров, А. Г. Драгалин. – Москва : Изд-во УРСС, МГУ, 2005. – 240 с.
35. Поликарпова, Н. И. Автоматное программирование / Н. И. Поликарпова, А. А. Шалыто. – Санкт-Петербург : Изд-во Санкт-Петербургского гос. ун-та информационных технологий, механики и оптики, 2008. – 167 с.
36. Туккель, Н. И. От тьюрингова программирования к автоматному / Н. И. Туккель, А. А. Шалыто // Мир ПК. – 2002. – № 2. – C. 144–149.
37. Машина Тьюринга. – URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Машина_Тьюринга (дата обращения: 31.10.2020).
38. Neural Turing Machines / Alex Graves, Greg Wayne, Ivo Danihelka. – London, UK, 2014. – P. 1–26. – arXiv:1410.5401 

 

Дата создания: 30.11.2020 11:30
Дата обновления: 17.02.2021 11:10