有關(guān)面向網(wǎng)格的可視化研究及應(yīng)用

摘要：科學(xué)計(jì)算可視化是數(shù)據(jù)和計(jì)算密集型應(yīng)用，隨著計(jì)算機(jī)硬件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)計(jì)算可視化逐步從并行計(jì)算過(guò)渡到面向網(wǎng)格的分布式計(jì)算方式，促生了可視化領(lǐng)域的一個(gè)新研究點(diǎn)：面向網(wǎng)格的可視化。本文介紹了面向網(wǎng)格的可視化的研究?jī)?nèi)容、應(yīng)用以及它的發(fā)展趨勢(shì)和的研究方向。

關(guān)鍵字：可視化；網(wǎng)格計(jì)算；體繪制；面向網(wǎng)格的可視化

Abstract Scientific visualization is a process which in volves massive data sets and highly intensive computation.With the developments of computer hardware and network technologies, Scientific visualization has transited gradually from the parallel computation to the distributed computation of grid-enabled. Grid favors a new research direction, i.e.，grid-enabled visualization. In this paper , research contents, application， develop- ment trend and research direction of grid-enabled visualization is introduced.
Keywords Visualization；Grid Computing；Volume Rnedering；Grid-enabled Visualization

1．引言
科學(xué)計(jì)算可視化(Visualization in Scientific Computing，VISC)是20世紀(jì)80年代隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展而出現(xiàn)的新興技術(shù)，其基本思想是“用圖形和圖像來(lái)表征科學(xué)計(jì)算數(shù)據(jù)”,來(lái)發(fā)現(xiàn)和理解科學(xué)計(jì)算過(guò)程中各種現(xiàn)象�？茖W(xué)計(jì)算可視化作為一種計(jì)算和數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，往往需要較高的硬件配置，并常常利用并行技術(shù)進(jìn)行加速。［1］隨著計(jì)算機(jī)硬件和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)獲得長(zhǎng)足發(fā)展，圖形硬件性能急速提升，科學(xué)計(jì)算分布范圍不斷拓展，計(jì)算規(guī)模不斷擴(kuò)大。網(wǎng)格技術(shù)就是在這種條件下產(chǎn)生的一種面向互聯(lián)網(wǎng)的分布式計(jì)算方式，它是傳統(tǒng)的并行計(jì)算和分布式計(jì)算在深度和廣度上的拓展。其目的是利用分布在網(wǎng)絡(luò)上的存儲(chǔ)和計(jì)算資源，通過(guò)對(duì)它們的動(dòng)態(tài)組合為解決超級(jí)計(jì)算問(wèn)題提供支持。雖然網(wǎng)格技術(shù)仍在發(fā)展之中，但它所提供的資源匯聚、自治協(xié)調(diào)等功能將使得可視化應(yīng)用在更廣的范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算，更好地與科學(xué)計(jì)算程序集成，并讓更廣范圍的用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)格以遠(yuǎn)程或協(xié)作方式使用可視化應(yīng)用。面向網(wǎng)格的可視化己經(jīng)成為可視化領(lǐng)域的一個(gè)新的研究方向。
2．面向網(wǎng)格的可視化主要研究?jī)?nèi)容
面向網(wǎng)格的可視化，其含義是受網(wǎng)格支持的可視化，或網(wǎng)格驅(qū)動(dòng)的可視化，指的是利用網(wǎng)格的功能，為并行/分布式可視化提供基礎(chǔ)性支撐。圖１為面向網(wǎng)格的可視化說(shuō)明示意圖。網(wǎng)格技術(shù)支持互聯(lián)網(wǎng)范圍的可視化應(yīng)用，它對(duì)于可視化應(yīng)用的意義有以下幾個(gè)方面。［2］［3］
第一，隨著科學(xué)計(jì)算應(yīng)用的發(fā)展，可視化數(shù)據(jù)集的存儲(chǔ)量和計(jì)算量不斷增大，而網(wǎng)格技術(shù)能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)的資源組織滿(mǎn)足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算的要求，它能提供自治和動(dòng)態(tài)的資源管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和計(jì)算的分布，因而可以利用更廣范圍內(nèi)的資源，增強(qiáng)人們理解和使用科學(xué)數(shù)據(jù)的認(rèn)知能力，擴(kuò)充海量數(shù)據(jù)處理的能力，延伸人類(lèi)科學(xué)活動(dòng)的范圍。
第二，可視化應(yīng)用的高資源需求性必然限制其可訪問(wèn)性，近年來(lái)，雖然PC處理器和圖形硬件的性能在以驚人的速度成長(zhǎng)，但是仍然難以處理較大型數(shù)據(jù)的繪制，因此，長(zhǎng)期以來(lái)，大數(shù)據(jù)量的可視化應(yīng)用只能運(yùn)行在高端并行計(jì)算機(jī)和PC集群上，往往需要遠(yuǎn)程使用。隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及，遠(yuǎn)程可視化的空間進(jìn)一步擴(kuò)大了。與基于Web的遠(yuǎn)程可視化相比，網(wǎng)格提供了一個(gè)更為統(tǒng)一的資源共享和使用平臺(tái)，在這個(gè)平臺(tái)上協(xié)調(diào)各種資源提供遠(yuǎn)程可視化服務(wù)存在很多新的挑戰(zhàn)，因?yàn)樾枰�處理�?shù)據(jù)、計(jì)算和顯示等多種類(lèi)型的分步。
圖1 面向網(wǎng)格的可視化說(shuō)明示意圖
第三，作為一種分布式可視化應(yīng)用，面向網(wǎng)格的可視化應(yīng)當(dāng)支持多用戶(hù)多任務(wù)，多個(gè)不同用戶(hù)應(yīng)該可以同時(shí)使用系統(tǒng)而互不干擾，同時(shí)每個(gè)用戶(hù)又可以提交多個(gè)任務(wù)。另外，面向網(wǎng)格的可視化還應(yīng)該為多用戶(hù)間的協(xié)同提供支持。協(xié)同也是網(wǎng)格的一項(xiàng)重要特征。網(wǎng)格提供虛擬組織支持，這種虛擬組織的概念除表現(xiàn)為資源的虛擬化外，更突出表現(xiàn)為多個(gè)用戶(hù)之間的協(xié)作。
第四，科學(xué)計(jì)算和可視化都是網(wǎng)格的主要應(yīng)用對(duì)象�？梢暬�通常是科學(xué)計(jì)算的后續(xù)處理步驟，為了更好地對(duì)科學(xué)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行可視化和駕馭，需要在可視化流程和科學(xué)計(jì)算過(guò)程之間進(jìn)行協(xié)調(diào)和集成。通過(guò)這種集成可以更好地獲得反饋并進(jìn)行控制，提高資源的利用效率，方便問(wèn)題求解環(huán)境的構(gòu)建。
３．面向網(wǎng)格的可視化的探索及應(yīng)用
由于科學(xué)計(jì)算可視化對(duì)于科研和生產(chǎn)的重要作用，面向網(wǎng)格的可視化己經(jīng)成為一個(gè)新的研究方向，IEEE Copmuter Graphics

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