Искусственный интеллект и машинное обучение
Научная статья
Алгоритм прямого распространения в парадигме потока данных
Николай Николаевич Левченко
, Nikolay Nikolayevich Levchenko, Arkady Valentinovich Klimov
Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт», Москва, Россия|
arkady.klimov@gmail.com, nick@burcom.ru |
Аннотация. В статье рассматриваются вопросы разработки и реализации алгоритма прямого распространения в парадигме управления вычислениями потоком данных. Принципы управления вычислениями потоком данных (dataflow) существенно отличаются от традиционного управления потоком команд (control-flow), как и сама парадигма программирования потоков данных отличается от императивной. Программы, созданные в потоковой парадигме, являются изначально параллельными благодаря тому, что параллелизм задачи извлекается из потока данных автоматически на аппаратном уровне. В статье представлено подробное описание потокового алгоритма прямого распространения, который реализован в потоковой программе, предназначенной для исполнения на параллельной потоковой вычислительной системе «Буран».
Потоковая программа отличается компактностью и универсальностью кода. Она автоматически масштабируется на всю систему, а ее программный код не содержит ссылок на библиотечные функции и базируется исключительно на базовых арифметических операциях, таких как сложение, умножение и сравнение. Программа способна обрабатывать персептроны любой размерности без модификации и перекомпиляции программного кода. Размер и структура обрабатываемого персептрона определяется начальными данными. В экспериментальной части статьи продемонстрирована высокая адаптивность потоковой программы к обработке больших объемов непрерывно поступающих данных. Дана оценка применимости потоковой модели вычислений для решения нейросетевых задач.
Ключевые слова: алгоритм прямого распространения, параллельные вычисления, управление вычислениями на основе потока данных, потоковая парадигма программирования, параллельная потоковая вычислительная система
Благодарности: Работа проведена в рамках выполнения государственного задания НИЦ «Курчатовский институт»
Для цитирования: Левченко Н. Н., Levchenko N. N., Klimov A. V. Алгоритм прямого распространения в парадигме потока данных // Программные системы: теория и приложения. 2025. Т. 16. № 4. С. 51–80. https://psta.psiras.ru/2025/4_51-80.
Полный текст статьи (PDF): https://psta.psiras.ru/read/psta2025_4_51-80.pdf.
Статья поступила в редакцию 15.07.2025; одобрена после рецензирования 25.08.2025; принята к публикации 25.08.2025; опубликована онлайн 07.09.2025.
