Программное и аппаратное обеспечение распределенных и суперкомпьютерных систем

Научная статья

УДК 004.021+004.272
ББК 32.971.321.1
ГРНТИ 50.07.05
DOI 10.25209/2079-3316-2026-17-3-237-273

Алгоритм обратного распространения ошибки в парадигме потока данных

Дмитрий Николаевич Змеев¹, Николай Николаевич Левченко², Аркадий Валентинович Климов³

1-3	Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия
1	zmejevdn@list.ru
2	n2lev@yandex.ru
3	arkady.klimov@gmail.com

Аннотация. В статье рассматриваются вопросы разработки, реализации и исследования алгоритма обратного распространения ошибки в парадигме управления вычислениями потоком данных. Принципы управления вычислениями потоком данных (dataflow) существенно отличаются от принципов традиционного управления потоком команд (control-flow), как и сама потоковая парадигма программирования отличается от императивной.
Программы, разработанные в потоковой парадигме, изначально являются параллельными, поскольку параллелизм задачи извлекается автоматически из потока данных на аппаратном уровне. В статье представлено детальное описание потокового алгоритма обратного распространения ошибки, реализованного в потоковой программе, предназначенной для выполнения на параллельной потоковой вычислительной системе (ППВС) «Буран».
Потоковая программа отличается компактностью и универсальностью кода, автоматически масштабируется на всю систему и не содержит ссылок на библиотечные функции, основываясь исключительно на базовых арифметических операциях, таких как сложение, умножение и сравнение. Программа позволяет обучать многослойный персептрон произвольной размерности без модификации и перекомпиляции программного кода, при этом размер и структура персептрона определяются начальными данными.
В экспериментальной части статьи представлены результаты исследования поведения ППВС при выполнении задачи обучения, проведен анализ влияния размера обучающего батча на общую эффективность потоковой программы, а также даны оценки применения различных методов аппаратного распределения вычислений. Кроме того, рассмотрен потенциал использования ППВС для параллельного выполнения нескольких задач обучения одновременно.

Ключевые слова: алгоритм обратного распространения ошибки, параллельное программирование, потоковая парадигма программирования, параллельная потоковая вычислительная система

Благодарности: Работа проведена в рамках выполнения государственного задания НИЦ «Курчатовский институт»

Для цитирования: Змеев Д. Н., Левченко Н. Н., Климов А. В. Алгоритм обратного распространения ошибки в парадигме потока данных // Программные системы: теория и приложения. 2026. Т. 17. № 3. С. 237–273. https://psta.psiras.ru/2026/3_237-273.

Полный текст статьи (PDF): https://psta.psiras.ru/read/psta2026_3_237-273.pdf.

Статья поступила в редакцию 30.06.2026; одобрена после рецензирования 30.07.2026; принята к публикации 31.07.2026; опубликована онлайн 18.09.2026.