Дисертація доктора філософії. Кривий Ярослав Вячеславович. Подієво-орієнтована мікросервісна архітектура масштабованої платформи скінченно-елементного аналізу

Реєстраційний номер

0826U005196, Дисертація доктора філософії

На здобуття

Доктор філософії

Дата захисту

14-09-2026

Статус

Наказ про видачу диплома

Назва роботи

Подієво-орієнтована мікросервісна архітектура масштабованої платформи скінченно-елементного аналізу

Здобувач

Кривий Ярослав Вячеславович,

Керівник Лісняк Андрій Олександрович
Опонент Козуб Юрій Гордійович
Опонент Астіоненко Ігор Олександрович
Рецензент Гоменюк Сергій Іванович
Рецензент Кудін Олексій Володимирович

Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист

Запорізький національний університет

Опис

Дисертаційна робота присвячена дослідженню та розробці архітектурних підходів до побудови масштабованих програмних платформ скінченно-елементного аналізу. Робота спрямована на підвищення масштабованості та керованості FEA-платформ шляхом застосування подієво-орієнтованої мікросервісної архітектури, розділення керівних повідомлень, метаданих і великих обчислювальних артефактів, а також забезпечення незалежного горизонтального масштабування найбільш ресурсоємної обчислювальної стадії зі збереженням чисельної коректності та відтворюваності результатів. Основна частина дисертаційної роботи складається зі вступу, чотирьох розділів та висновків. Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному: вперше розроблено архітектурну модель подієво-орієнтованої мікросервісної FEA-платформи, у якій повний обчислювальний цикл логічно поділено на окремі мікросервіси, відокремлено канали передавання керівних подій, службових і великих обчислювальних даних, а також визначено правила та формати взаємодії між компонентами системи, що забезпечує можливість незалежної зміни обчислювальної потужності окремих стадій без перебудови решти платформи; вперше для FEA-платформ експериментально встановлено, що розмежування функцій координації подій і виконання ресурсоємних чисельних задач між незалежними компонентами забезпечує відтворюваність чисельних результатів при зміні кількості обчислювальних виконавців, що дозволяє розглядати горизонтальне масштабування як математично нейтральну операцію щодо точності розв’язку; отримали подальший розвиток методи оцінювання масштабованості розподілених обчислювальних платформ шляхом комплексного врахування пропускної здатності, наскрізної затримки та її статистичних характеристик, тривалості окремих стадій обчислювального конвеєра, внутрішнього часу роботи чисельного розв’язувача, відносного прискорення та ефективності масштабування, що дає змогу комплексно характеризувати ефективність горизонтального масштабування платформи; уточнено закономірності впливу обчислювальної складності скінченно-елементної задачі на ефективність горизонтального масштабування розподіленої FEA- платформи: встановлено непропорційний характер масштабування та визначено частку часу чисельного розв’язання у повній наскрізній затримці як критерій вибору кількості обчислювальних виконавців, що дає змогу обґрунтовано планувати ресурси платформи й уникати надлишкового виділення обчислювальних потужностей. Практичне значення одержаних результатів полягає у створенні працездатного прототипу подієво- орієнтованої мікросервісної FEA- платформи, в якому реалізовано повний цикл оброблення задачі: формування скінченно-елементної сітки, чисельне розв’язання, післяоброблення, зберігання проміжних і кінцевих даних, відстеження стану задачі та браузерну тривимірну візуалізацію результатів. Запропоновані архітектурні рішення та методи можуть бути застосовані при: розробленні розподілених програмних платформ для чисельного моделювання, в яких окремі стадії обчислювального процесу мають різні профілі використання ресурсів; організації асинхронного виконання довготривалих обчислювальних задач із подієвою координацією окремих стадій; побудові систем із незалежним горизонтальним масштабуванням ресурсоємних обчислювальних компонентів; організації відокремленого зберігання великих чисельних артефактів із передаванням через брокер повідомлень лише службових даних і посилань; експериментальному оцінюванні продуктивності, масштабованості та чисельної відтворюваності розподілених обчислювальних платформ; плануванні кількості обчислювальних виконавців залежно від складності задачі, співвідношення часу корисних обчислень і накладних витрат розподіленого середовища. Програмну реалізацію запропонованої архітектури виконано з використанням сучасних технологій та інструментів розроблення розподілених систем, зокрема Angular, Three.js, Node.js, Socket.IO, FastAPI, Apache Kafka, PostgreSQL, MinIO, Redis, Celery, Gmsh, NumPy, SciPy, Docker, Kubernetes, Traefik і Keycloak.

Дата реєстрації

2026-09-11

Додано/оновлено в НРАТ

2026-09-11 / 2026-10-09