Analysis of Inter-Chip Communication Patterns on Multi-Core Distributed Shared-Memory Computers

Multi-core multi-socket distributed shared-memory com- puters (DSM computers, for short) have become an impor- tant node architecture in scientific computing as they provide substantial computational capacity with relatively low space and power requirements. Compared to conventional computer networks, inter-chip networks used in DSM computers feature higher bandwidth, lower latency and tighter integration with the CPU. The inter-chip network is a shared resource among the user application and many other services, which can lead to consid- erable variation of execution times of identical communication tasks. In this work, we explore traffic patterns resulting from MPI collective communication primitives and investigate the ques- tion whether inter-chip link load is a reliable indicator and predictor for the execution time of collective communication primitives on a DSM computer. Our experiments on a Sun Fire X4600 M2 DSM computer with 32 cores (eight quad-core CPUs) indicate that specific single link loads are positively correlated with the execution time of MPI ALLREDUCE. Ob- serving patterns over multiple links allows refinement of the single-link observation

Notion of notation >< notation of notion

Choreo-graphic Figures: Deviations from the Line (2014–2017) is an interdisciplinary research project involving artist Nikolaus Gansterer, choreographer Mariella Greil and writer-artist Emma Cocker (working in dialogue with Alex Arteaga, Christine de Smedt and Lilia Mestre). The project unfolds through two interconnected aims: to explore the nature of 'thinking-feeling-knowing' operative within artistic practice, and to develop systems of notation for reflecting on this often hidden or undisclosed aspect of the creative process. We ask: What systems of notation can we develop for articulating the barely perceptible micro-movements and transitions at the cusp of awareness within the process of artistic "sense-making"? How might we communicate the instability and mutability of the flows and forces within practice, without fixing that which is contingent as a literal sign? Drawing on findings from the first year of the research project Choreo-graphic Figures: Deviations from the Line (including field-work undertaken during a month-long research residency within ImPulsTanz [Vienna, 2014] and a one-week residency-workshop working with researchers at a.pass [Centre of Advanced Performance & Scenography Studies, Brussels, 2015]), we consider notation (and its related technologies) through a diagramming of the multiple, at times competing, forces and energies operative as drawing, writing and choreography enter into dialogue through shared live artistic exploration. Conceived as two interweaving artists' pages we explore these concerns through two interrelated concepts: the notion and notation of (I) figuring and (II) the (choreo-graphic) figure

On Mixed Precision Iterative Refinement for Eigenvalue Problems

AbstractWe investigate novel iterative refinement methods for solving eigenvalue problems which are derived from Newton's method. In particular, approaches for the solution of the resulting linear system based on saddle point problems are compared and evaluated. The algorithms presented exploit the performance benefits of mixed precision, where the majority of operations are performed at a lower working precision and only critical steps within the algorithm are computed in a higher target precision, leading to a solution which is accurate to the target precision. A complexity analysis shows that the best novel method presented requires fewer floating point operations than the so far only existing iterative refinement eigensolver by Dongarra, Moler and Wilkinson

Resilient gossip-inspired all-reduce algorithms for high-performance computing - Potential, limitations, and open questions

We investigate the usefulness of gossip-based reduction algorithms in a high-performance computing (HPC) context. We compare them to state-of-the-art deterministic parallel reduction algorithms in terms of fault tolerance and resilience against silent data corruption (SDC) as well as in terms of performance and scalability. New gossip-based reduction algorithms are proposed, which significantly improve the state-of-the-art in terms of resilience against SDC. Moreover, a new gossip-inspired reduction algorithm is proposed, which promises a much more competitive runtime performance in an HPC context than classical gossip-based algorithms, in particular for low accuracy requirements.This work has been partially funded by the Spanish Ministry of Science and Innovation [contract TIN2015-65316]; by the Government of Catalonia [contracts 2014-SGR-1051, 2014-SGR-1272]; by the RoMoL ERC Advanced Grant [grant number GA 321253] and by the Vienna Science and Technology Fund (WWTF) through project ICT15-113.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Disaster management and its economic implications

Das Ziel dieser Arbeit ist es, aktuelle Forschungsschwerpunkte im Bereich des Katastrophenmanagements in der Operational Research Literatur aufzuzeigen. Katastrophenmanagement umfasst in diesem Zusammenhang einerseits Naturkatastrophen wie geophysikalische und hydro-meteorologische Katastrophen, technologische Katastrophen wie industrielle Unfälle, Transportunfälle und sonstige Unfälle, und andererseits die verschiedenen Formen des Terrorismus, allgemeinen Terrorismus sowie Bioterrorismus. Da die Anzahl und das Ausmaß von Katastrophen immer weiter zunehmen ist auch eine immer größere Notwendigkeit für die Entwicklung, den Einsatz und die wirtschaftliche Beurteilung der jeweiligen Strategien gegeben. Der erste Teil dieser Arbeit gibt einen Überblick über die Literatur im Bereich des Katastrophenmanagements und umfasst Simulation, Katastrophenmanagement in Krankenhäusern und die Rolle von Versicherungen im Katastrophenmanagementprozess. Im zweiten Teil wird eine Taxonomie entwickelt, deren Kategorien auf den Modellen und Ergebnissen der Literatur beruhen. Einerseits werden allgemeine Modelleigenschaften wie die Ebene im Katastrophenmanagementprozess, der Modelltyp und die Anwendungsgebiete der Modelle untersucht. Andererseits stellen die Art der Intervention und die Anwendbarkeit für die unterschiedlichen Katastrophenklassen weitere Kategorien der Taxonomie dar. Es wurden 90 Artikel, die beispielhaft für die Forschungsrichtungen im Bereich des Katastrophenmanagements der letzten 25 Jahre stehen, ausgewählt, und entsprechend den jeweiligen Kategorien der Taxonomie zugeordnet. Das Hauptaugenmerk der Taxonomie liegt auf der wirtschaftlichen Analyse, die wirksamkeitsbezogene, ressourcenbezogene und kostenbezogene Parameter umfasst. Es wird gezeigt ob und welche wirtschaftliche Analyse wie beispielsweise die Kosten-Nutzwert- Analyse, die Kosten-Wirksamkeits-Analyse und die Kosten-Nutzen-Analyse angewendet wird um die in den Artikeln beschriebenen Interventionen zu evaluieren. Es wird gezeigt, dass erhebliche Verbesserungen für die verschiedenen Katastrophentypen und in den verschiedenen Situationen erzielt werden können. Eingeschränkte Datenverfügbarkeit schränkt in vielen Fällen die Einsetzbarkeit der Modelle in realen Situationen ein. Im Allgemeinen ist erkennbar, dass Kooperation und Koordination zwischen den beteiligten Einheiten ausschlaggebend für den zeitgerechten und effizienten Einsatz der knappen Ressourcen sind. Oftmals erzielt der gemeinsame Einsatz mehrerer Maßnahme ein deutlich besseres Ergebnis als der Einsatz von lediglich einem einzigen Instrument. Die Taxonomie unterstreicht dass trotz der großen Fülle an Literatur im Bereich des Katastrophenmanagements nur wenige Autoren auf die Kosten-Nutzwert-Analyse, die Kosten-Wirksamkeits-Analyse und die Kosten-Nutzen-Analyse als Hilfsmittel zur wirtschaftlichen Analyse zurückgreifen. In Zukunft, um Interventionen erfolgreich evaluieren zu können oder die beste aus mehreren Interventionen bestimmen zu können wird es immer wichtiger werden, diese Art von wirtschaftlichen Analysen anzuwenden.This thesis intends to demonstrate current research directions in the field of disaster management in the Operational Research literature. Disaster management in this context comprises the management of natural, such as geophysical and hydro-meteorological, and technological disasters, such as industrial accidents, transportation accidents, and miscellaneous accidents, as well as the management of the different terrorism forms, general terrorism and bioterrorism. As the occurrence of disasters is getting more and more frequent and the accumulated loss of these events is getting higher and higher, there is a strong need for the development, implication and economic evaluation of strategies to counter these disasters. In the first part of the thesis, a general overview of the literature is given, including a focus on simulation, disaster management in hospitals, and the role of insurances in the disaster management process. The second part encompasses the taxonomy which focuses on models and outcomes presented in the literature. As a result of the review of the literature, appropriate categories for the disaster management taxonomy are derived. On the one hand, an overview of general model features, i.e., the level of disaster management, model type and methods of application is given. On the other hand, the type of intervention used and the practicability for different disaster types are discussed. 90 papers, illustrative main examples of the research directions of the last 25 years, were selected for deeper investigation and classified according to the main criteria analyzed in the articles. The main focus of the taxonomy lies on the economic analysis, which encompasses effectiveness-related, resource-related, and cost-related parameters and shows the type of economic analysis used in the literature. We analyze whether economic analysis, i.e., costutility, cost-effectiveness, and cost-benefit are used to investigate different interventions and what type of analysis has been chosen by the authors. Policy implications and results show that considerable improvements can be achieved for different disastrous events and in different situations. Limited data availability constrains the outcomes of the models and their applicability to real-world situations. In general, cooperation and coordination of the entities involved are crucial to guarantee timely and efficient assignment of scarce resources. Furthermore, different authors confirm that a combination of various measures often achieves a better outcome than if tools are used autonomously. The taxonomy has underlined that although there exists a vast disaster management literature dealing with various problems related to mitigation, preparedness, response and recovery from disasters, there are only a few authors evaluating the actions taken through economic analyses such cost-utility, cost-effectiveness, or cost-benefit analysis. In the future, to be able to evaluate interventions, or to figure out the most effective intervention among several interventions, it is crucial to stronger rely on the abovementioned economic analyses

Scalable Resilience Against Node Failures for Communication-Hiding Preconditioned Conjugate Gradient and Conjugate Residual Methods

The observed and expected continued growth in the number of nodes in large-scale parallel computers gives rise to two major challenges: global communication operations are becoming major bottlenecks due to their limited scalability, and the likelihood of node failures is increasing. We study an approach for addressing these challenges in the context of solving large sparse linear systems. In particular, we focus on the pipelined preconditioned conjugate gradient (PPCG) method, which has been shown to successfully deal with the first of these challenges. In this paper, we address the second challenge. We present extensions to the PPCG solver and two of its variants which make them resilient against the failure of a compute node while fully preserving their communication-hiding properties and thus their scalability. The basic idea is to efficiently communicate a few redundant copies of local vector elements to neighboring nodes with very little overhead. In case a node fails, these redundant copies are gathered at a replacement node, which can then accurately reconstruct the lost parts of the solver's state. After that, the parallel solver can continue as in the failure-free scenario. Experimental evaluations of our approach illustrate on average very low runtime overheads compared to the standard non-resilient algorithms. This shows that scalable algorithmic resilience can be achieved at low extra cost.Comment: 12 pages, 2 figures, 2 table

Die Reduktion des Körpergewichts bei Übergewichtigen und Adipösen

Ziel dieser Arbeit war es, aus den zahlreich zur Verfügung stehenden Informatio-nen zum Bereich „Übergewicht – Adipositas - Gewichtsreduktion“ eine gezielte Auswahl zu treffen und die Komplexität dieses Themas anhand des gesammelten Wissens unter Einbezug von aktuellen wissenschaftlichen Forschungsergebnissen zu verdeutlichen. Gleichzeitig sollte das Risiko verschiedener Gewichtsreduktions-formen eingeschätzt werden. Der ständige Anstieg von Übergewicht und Adipositas ist momentan ein bedeuten-des, globales Problem. Einerseits sind die betroffenen Personen selbst vielfach beeinträchtigt, andererseits stellen die auftretenden Begleiterscheinungen wie Ko-morbiditäten und Arbeitsunfähigkeit zusätzlich ein gesellschaftspolitisches Problem dar – sowohl im sozialen als auch im finanziellen Sinn. Prävention soll das Entstehen von übermäßigem Körpergewicht verhindern. Ange-sichts der Tatsache, dass die Anzahl der Betroffenen aber schon enorm ist, sind Gewichtsreduktionsmaßnahmen ebenfalls notwendig, um wieder einen erhöhten, normalgewichtigen oder auch nicht adipösen Anteil in der Bevölkerung zu errei-chen und um wieder eine „gesunde Gesellschaft“ entwickeln zu können. Übergewicht und Adipositas sind neben der genetischen Veranlagung, einem nachteiligen sozialen Umfeld und weiteren Ursachen oft auch durch ein ungünsti-ges Ernährungs- und Bewegungsverhalten bedingt. Die physiologischen und bio-chemischen Vorgänge der Gewichtszu- und -abnahme sind komplex und eine Ver-haltensänderung in Richtung Gewichtsreduktion ist schwierig. Experten sind zur Vermittlung des notwendigen Wissens und von erfolgreichen Strategien oft sehr hilfreich, wenn nicht unumgänglich. Viele Übergewichtige und Adipöse sind, aufgrund mangelnden Wissens bzw. man-gelnder Motivation, einfach nicht in der Lage, aus der breiten Palette an bestehen-den oder sogar medial angepriesenen Diätformen, die richtige auszuwählen und diese so umzusetzen, dass eine langfristige Gewichtsreduktion gelingt. Nach dem momentanen Stand der Wissenschaft kann eine mäßig kalorienredu-zierte Diät, mit einer täglichen Energiebilanz zwischen minus 600 kcal und 1200 kcal (je nach Personenkreis, die Diät darf nicht zu einem Mangelzustand führen!) und einem ausgewogenen Nährstoffanteil (50-55% KH, 15-20% Eiweiß, 30-35% Fett; ausreichend Gemüse und Obst), zu einer langfristigen Gewichtsreduktion füh-ren und gleichzeitig auch die Nährstoffversorgung garantieren. In Gewichtsreduktionsprogrammen können Teilnehmer expertenunterstützt ge-wichtsreduzierende Maßnahmen erfahren und erlernen. Zentrale Inhalte einer er-folgreichen Maßnahme sind die Ernährungs- und Bewegungstherapie sowie die Verhaltensmodifikation, die bei diesen Programmen durch Ernährungswissen-schafter, Physiotherapeuten, Psychologen und andere Experten vermittelt werden. Gewichtsreduktionstherapien – sowohl für Kinder und Jugendliche als auch für Er-wachsene - werden oft in Ambulatorien von Krankenhäusern oder anderen sozia-len Einrichtungen angeboten, und auch längere stationäre Aufenthalte sind eine effektive Maßnahme. Moderne Ansätze wie die Betreuung über Call Center oder Internet werden zur Zeit wissenschaftlich erarbeitet und evaluiert und könnten in Zukunft ergänzend eine breite Masse der Bevölkerung erreichen. Medikamentöse und operative Eingriffe stellen zwar auch eine Möglichkeit zur Ge-wichtsreduktion dar, werden jedoch sehr oft von Nebenwirkungen begleitet. Sie sollen nur bei Adipösen bzw. extrem Adipösen eingesetzt werden, bei denen eine Lifestyle-Änderung zu keinen Erfolgen führen kann

libNMF -- A Library for Nonnegative Matrix Factorization

We present libNMF -- a computationally efficient high performance library for computing nonnegative matrix factorizations (NMF) written in C. Various algorithms and algorithmic variants for computing NMF are supported. libNMF is based on external routines from BLAS (Basic Linear Algebra Subprograms), LAPack (Linear Algebra package) and ARPack, which provide efficient building blocks for performing central vector and matrix operations. Since modern BLAS implementations support multi-threading, libNMF can exploit the potential of multi-core architectures. In this paper, the basic NMF algorithms contained in libNMF and existing implementations found in the literature are briefly reviewed. Then, libNMF is evaluated in terms of computational efficiency and numerical accuracy and compared with the best existing codes available. libNMF is publicly available at http://rlcta.univie.ac.at/software

Equotherapie und Mentalisierung

Abstract: Diese Diplomarbeit, die im Kontext der Bildungswissenschaften geschrieben ist, befasst sich mit nonverbaler Interaktion. Sie versucht bildungsrelevante Kommunikationsmuster herauszufiltern, die grundlegend für die Entwicklung eines Menschen sein könnten. Nonverbale Interaktion spielt in der frühen Interaktion von Säuglingen und ihren primären Bezugspersonen eine große Rolle und wird von Wissenschaftlern aus der psychoanalytischen Pädagogik als prägend für die spätere Interaktion im Erwachsenenalter beschrieben. Im Zuge dieser Arbeit soll überprüft werden, ob sich in der Interaktion Klient/ Klientin-Pferd Analogien zur Mutter-Säugling Interaktion finden lassen, um der Frage nachzugehen inwieweit es innerhalb der freien Interaktion zwischen Klient/ Klientin und Pferd im therapeutischen Rahmen zu einer Wiederholung, Stärkung oder sogar Erneuerung basaler Interaktions- und Beziehungserfahrungen kommen kann.Abstract: This paper is based on the sience of education and is leaded by the main theme of “Non-verbal interaction”. The goal is to research for relevant parts of communication which can be helpful for human being. Non-verbal communication plays a very important roll in early interaction between infants and their psychological parent. Psychoanalytic scientists describe it as being formative for later interaction as an adult. The study will prove if there are any analogies in the interaction between client and horse and the interaction between mother and infant. It will try to answer the question of how much the client - horse communication can repeat, strengthen or even renew basal experiences with interactions and relationships