Multidisziplinäre Optimierung Und Cluster-Computing

ISBN-13: 9783790809350 / Niemiecki / Miękka / 1996 / 237 str.

Harald Boden

Opis

Das Buch beschaftigt sich mit der grobkornig parallelen Losung multidisziplinarer (nichtlinearer) Optimierungsprobleme auf Workstation-Clustern. Nach einer ubersichtsartigen Behandlung der Themen "Software zur nichtlinearen Optimierung," "Nichtlineare Optimierung und Parallelrechner" sowie "Softwarewerkzeuge zur Parallelverarbeitung" werden die Konzepte eines integrierten Softwaresystems zur verteilt parallelen Losung nichtlinearer Optimierungsprobleme vorgestellt. Die Implementierung des Systems und seine Anwendung auf Problemstellungen der Wirtschaftswissenschaften, des Chemieanlagenbaus und der Mechanik werden beschrieben.
In dieser Form einmalig ist die Zusammenstellung von Grundlagenwissen, Beschreibung eines parallel arbeitenden Softwaresystems und praktischen Anwendungen in einem Buch."

Spis treści

1. Einleitung.- 1.1. Problemstellung und Motivation.- 1.2. Literaturübersicht.- 1.2.1. Software zur Lösung nichtlinearer Optimierungsprobleme.- 1.2.2. Einsatz der Parallelverarbeitung zur Lösung nichtlinearer Optimierungsprobleme.- 1.3. Ziele und Aufbau der Arbeit.- 2. Nichtlineare Optimierung und Parallelverarbeitung.- 2.1. Mathematische Definitionen und Klassifikationen.- 2.2. Verfahren der nichtlinearen Optimierung.- 2.2.1. Deterministisch arbeitende Verfahren.- 2.2.2. Stochastisch arbeitende Optimierungsverfahren.- 2.3. Parallel arbeitende Lösungsverfahren.- 2.3.1. Parallelität in den Optimierungsverfahren.- 2.3.2. Parallelität in der Struktur der Optimierungsaufgabe.- 3. Parallel arbeitende Rechnersysteme und Softwarewerkzeuge.- 3.1. Parallel arbeitende Rechnersysteme.- 3.2. Softwarewerkzeuge zur Parallelprogrammierung.- 3.2.1. Weiterentwicklungen von Programmiersprachen.- 3.2.2. Softwarebibliotheken.- 3.2.3. Parallelisierungswerkzeuge.- 4. Konzeptueller Entwurf des integrierten Softwaresystems.- 4.1. Prinzipieller Aufbau des Softwaresystems.- 4.2. Konzepte der Problemformulierungsphase.- 4.2.1. Konzepte eines Softwarewerkzeugs zur Unterstützung der Problemformulierungsphase.- 4.2.2. Die OpTiX-II Problembeschreibungssprache.- 4.3. Konzepte der Problemübersetzungsphase.- 4.4. Konzepte der Problemlösungsphase.- 4.4.1. Konzepte eines Softwarewerkzeuges zur Unterstützung der Problemlösungsphase.- 4.4.2. Formulierung von Lösungsstrategien in Form von Strategieskripten.- 4.5. Parallelverarbeitungskonzept zur Realisierung grobkörniger Parallelität.- 4.5.1. OpTiX-II und das Konzept der Kommunizierenden Sequentiellen Prozesse.- 4.5.2. Die OpTiX-II-Message-Passing-Bibliothek.- 4.5.3. Parallele Berechnung der Zielfunktion.- 4.6. Zum Geltungsbereich von Variablenwerten.- 5. Implementierung des integrierten Softwaresystems.- 5.1. Grobstruktur des integrierten Softwaresystems.- 5.2. Die Phasen der Problemformulierung und der Problemübersetzung.- 5.2.1. Phase der Problemformulierung.- 5.2.2. Phase der Problemübersetzung.- 5.3. Phase der Problemlösung.- 5.3.1. Implementierung der Ausführungsumgebung.- 5.3.2. Die OpTiX-II-Leitstandkomponente.- 6. Anwendung und Test des OpTiX-II-Softwaresystems.- 6.1. Der OpTiX-II-Testbeispielgenerator.- 6.1.1. Generierung allgemeiner nichtlinearer Optimierungsprobleme.- 6.1.2. Generierung linear restringierter Optimierungsprobleme.- 6.1.3. Generierung degenerierter Optimierungsprobleme.- 6.1.4. Generierung schlecht konditionierter Optimierungsprobleme.- 6.1.5. Generierung indefiniter Testprobleme.- 6.1.6. Generierung konvexer Testprobleme.- 6.1.7. Generierung dekomponierter Testprobleme.- 6.1.8. Integration des Testbeispielgenerators in die OpTiX-II-Editierumgebung.- 6.2. Zur Lösung konvexer Optimierungsprobleme.- 6.3. Zur Lösung nichtkonvexer Optimierungsprobleme.- 6.4. Praktische Anwendungsbeispiele.- 6.4.1. Wirtschaftswissenschaftliche Anwendungsbeispiele.- 6.4.2. Anwendungsbeispiel aus dem Chemieanlagenbau.- 6.4.3. Anwendungsbeispiel aus der Mechanik.- 7. Weitere Einsatzmöglichkeiten des Softwaresystems.- 7.1. Problemstellung: Auftragsreihenfolgeplanung.- 7.2. Lösungsverfahren zur Auftragsreihenfolgeplanung.- 7.2.1. Sequentieller Algorithmus.- 7.2.2. Paralleler Algorithmus.- 7.2.3. Parallele Auftragsreihenfolgeplanung mit OpTiX-II.- 8. Zusammenfassung und Ausblick.- Anhänge.- Anhang A: Übersicht zu Implementierungen einzelner nichtlinearer Optimierungsverfahren.- Anhang B: Verfahren der nichtlinearen Optimierung in Struktogrammform.- Anhang C: Übersicht zu Softwarewerkzeugen der Parallelprogrammierung.- Anhang D: Syntaxdiagramme.- Anhang E: Paralleler Algorithmus zur Auftragsreihenfolgeplanung.