Scalable data abstractions for distributed parallel computations

The ability to express a program as a hierarchical composition of parts is an essential tool in managing the complexity of software and a key abstraction this provides is to separate the representation of data from the computation. Many current parallel programming models use a shared memory model to provide data abstraction but this doesn't scale well with large numbers of cores due to non-determinism and access latency. This paper proposes a simple programming model that allows scalable parallel programs to be expressed with distributed representations of data and it provides the programmer with the flexibility to employ shared or distributed styles of data-parallelism where applicable. It is capable of an efficient implementation, and with the provision of a small set of primitive capabilities in the hardware, it can be compiled to operate directly on the hardware, in the same way stack-based allocation operates for subroutines in sequential machines

Bidirectional Model Transformations in QVT: Semantic Issues and Open Questions

(QVT) standard as applied to the specification of bidirectional transformations between models. We discuss what is meant by bidirectional transformations, and the model-driven development scenarios in which they are needed. We analyse the fundamental requirements on tools which support such transformations, and discuss some semantic issues which arise. We argue that a considerable amount of basic research is needed before suitable tools will be fully realisable, and suggest directions for this future research

A Declarative Language for Preserving Consistency of Multiple Models

Der Einsatz mehrerer Modelle zur Beschreibung eines Softwaresystems birgt oftmals die Herausforderung, diese konsistent zu halten. Während es viel Forschung zur Konsistenzhaltung zweier Modelle gibt, untersuchen nur wenige Arbeiten die Spezifika der Konsistenzhaltung mehrerer Modelle. In dieser Bachelorarbeit wird eine neue Programmiersprache vorgestellt, die es erlaubt, Transformationen zu erstellen, die mehr als zwei Modelle konsistent halten. Die Sprache verwendet ein Zwischen-Metamodell, sodass alle Transformationen zuerst von einem existierenden Modell in das Zwischenmodell und dann erst in die anderen Modelle ausgeführt werden. Zunächst betrachten wir verschiedene Möglichkeiten, wie Modelle mit ausschließlich binären Transformationen konsistent gehalten werden können. Im Weiteren demonstrieren wir Vorteile davon, ein Zwischen-Metamodell in den Konsistenzhaltungsprozess einzuführen. Im nächsten Schritt präsentieren wir die Gemeinsamkeiten-Sprache als eine Möglichkeit der Konsistenzhaltung mittels Zwischen-Metamodellen. Sie ermöglicht Entwicklern, Metaklassen des Zwischen-Metamodells gemeinsam mit deren Attributen und Referenzen zu deklarieren. Die Abbildungen vom Zwischenmodell in die Modelle, die konsistent gehalten werden sollen, und zurück, können direkt in den Zwischen-Metaklassen, -Attributen und -Referenzen festgelegt werden. Um Logik nicht zu duplizieren, können bidirektionale Ausdrücke für die Abbildungen verwendet werden. Die Sprache ist deklarativ und soll auf diese Weise eine hohe Nachvollziehbarkeit der Transformationen ermöglichen. Wir haben ein prototypische Implementierung der Sprache für Vitruvius erstellt, die in Eclipse für EMF-Modelle verwendet werden kann. Die Implementierung kann als Machbarkeitsnachweis gesehen werden, eignet sich allerdings noch nicht für den Praxiseinsatz. Die Idee, Zwischen-Metamodelle für die skalierbare und modulare Konsistenzhaltung mehrerer Modelle einzusetzen, wurde in anderen Arbeiten in realistische Szenarien bereits erfolgreich umgesetzt. Soweit uns bekannt ist, existiert noch kein Ansatz, der es erlaubt, ein Zwischen-Metamodell und die Transformationen für dieses in der selben Sprache zu definieren

COEL: A Web-based Chemistry Simulation Framework

The chemical reaction network (CRN) is a widely used formalism to describe macroscopic behavior of chemical systems. Available tools for CRN modelling and simulation require local access, installation, and often involve local file storage, which is susceptible to loss, lacks searchable structure, and does not support concurrency. Furthermore, simulations are often single-threaded, and user interfaces are non-trivial to use. Therefore there are significant hurdles to conducting efficient and collaborative chemical research. In this paper, we introduce a new enterprise chemistry simulation framework, COEL, which addresses these issues. COEL is the first web-based framework of its kind. A visually pleasing and intuitive user interface, simulations that run on a large computational grid, reliable database storage, and transactional services make COEL ideal for collaborative research and education. COEL's most prominent features include ODE-based simulations of chemical reaction networks and multicompartment reaction networks, with rich options for user interactions with those networks. COEL provides DNA-strand displacement transformations and visualization (and is to our knowledge the first CRN framework to do so), GA optimization of rate constants, expression validation, an application-wide plotting engine, and SBML/Octave/Matlab export. We also present an overview of the underlying software and technologies employed and describe the main architectural decisions driving our development. COEL is available at http://coel-sim.org for selected research teams only. We plan to provide a part of COEL's functionality to the general public in the near future.Comment: 23 pages, 12 figures, 1 tabl

The Iray Light Transport Simulation and Rendering System

While ray tracing has become increasingly common and path tracing is well understood by now, a major challenge lies in crafting an easy-to-use and efficient system implementing these technologies. Following a purely physically-based paradigm while still allowing for artistic workflows, the Iray light transport simulation and rendering system allows for rendering complex scenes by the push of a button and thus makes accurate light transport simulation widely available. In this document we discuss the challenges and implementation choices that follow from our primary design decisions, demonstrating that such a rendering system can be made a practical, scalable, and efficient real-world application that has been adopted by various companies across many fields and is in use by many industry professionals today