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병렬계산의 수자원공학에 적용 원문보기

물과 미래 : 한국수자원학회지 = Water for future, v.49 no.4, 2016년, pp.75 - 83  

정동휘 (고려대학교 방재과학기술연구소) ,  최지호 (고려대학교 건축사회환경공학부) ,  김중훈 (고려대학교 건축사회환경공학부)

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AI 본문요약
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제안 방법

  • 개발된 병렬최적화 방법은 각각의 노드/코어에서 독립된 NSGA–II 최적화를 진행하며 이주 국면 (migration phase)에 이르면 군집해에 속한 해 중 일부를 이웃한 NSGA–II에 전달하여 해탐색 범위 및 효율을 증가시켰다.
  • Alonso 등 (2000)은 상수관망 시스템 방정식의 해를 multifrontal Cholesky factorization을 이용하여 계산하였고, 각 계산 단계별로 직렬 및 병렬화를 적절히 혼용하였다. 또한 수질 모의를 위해 네트워크를 지역별로 분할하여 병렬 모의하였다.
  • 본 학술기사에서는 병렬계산을 처음 접하는 사람도 이해하기 쉽도록 병렬계산과 관련된 배경지식을 설명하고, 수자원공학의 각 연구 분야에 병렬계산 적용사례를 정리한다. 또한 향후 병렬계산을 활용하여 수자원공학에서 개척할 수 있는 새로운 연구 분야를 제시한다.
  • 박남식 등 (2003) 은 해안지역에서 최적 지하수 양수량과 관정 위치를 결정/평가할 수 있는 모형을 개발하였는데 최적화를 위해 병렬유전자 기법을 적용하였다. 인터넷으로 연결된 PC 클러스터를 병렬화하여 가능해의 적합도 계산을 동시에 수행하였다. 엄주성 등(2012)은 홍수범람해석을 위한 수리, 수문학적 모형의 연동방안을 제시하면서 병렬계산 기능을 탑재한 수리학적 모형인 Hydro_As–2D 모형 (Nujic 2003)을 이용하였다.

대상 데이터

  • 전자의 예는 클라우드 컴퓨팅이며 후자의 대표적인 예는 코어의 수가 수만 개 이상인 슈퍼컴퓨터를 활용하는 것이다. 2013년 6월 기준으로 최고의 슈퍼컴퓨터는 중국 국방과학기술대학에서 개발한 천하 2호이며 4만 8천 개의 프로세서로 구성되어 있다. 소규모로 개인용 컴퓨터의 코어를 동시에 활용할 수도 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
병렬계산은 어떻게 처리할 수 있는가? 병렬계산은 네트워크로 연결된 다수의 컴퓨터 (PC 클라우드)를 이용해 병렬 처리를 할 수도 있고, 또한 멀티코어를 탑재한 컴퓨터를 이용하여 병렬 처리를 할 수가 있다 (그림 3). 전자의 예는 클라우드 컴퓨팅이며 후자의 대표적인 예는 코어의 수가 수만 개 이상인 슈퍼컴퓨터를 활용하는 것이다.
공유 메모리 구조는 무엇인가? 병렬시스템의 구조는 메모리가 공유되어 있는지 또는 분산되어 있는지에 따라 공유 메모리 구조 (shared-memory multiprocessors)와 분산 메모리 구조 (distributed-memory multiprocessors)로 나뉜다. 전자는 다중 스레드들이 하나의 주소 공간을 공유하여 데이터를 병렬 처리하는 시스템으로 각각의 노드들이 전체 메모리를 읽고 쓸 수 있는 권한을 가진다. 공유 메모리 구조의 표준도 구로 OpenMP (open multi-processing)가 쓰인다.
병렬계산의 기본 개념은 무엇인가? 병렬계산 (parallel computing)의 기본 개념은 두 번째 방법과 같이 (첫 번째 방법은 직렬계산) 크고 복잡한 문제를 작게 나눠 동시에 병렬적으로 해결하는 것이다 (이재석 1988, 김태형 외 2014). 현대 사회가 발달하면서 처리되어야 할 데이터의 양이 기하급수적으로 증가하였고 규모가 큰 시스템을 모의해야 할 필요성이 대두되었다.
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참고문헌 (32)

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