27、可扩展并行离散事件模拟的小世界同步计算网络

可扩展并行离散事件模拟的小世界同步计算网络

1. 引言

同步是自然或人工耦合多组件系统中的一个基本问题。从系统设计的角度来看，以自主方式实现同步是一项极具挑战性的任务。本文将在可扩展并行离散事件模拟（PDES）的背景下探讨这一问题。

PDES的应用非常广泛，例如：
- 手机通信网络中的动态信道分配。
- 疾病传播模型。
- 战场模拟。
- 高度各向异性磁系统中的动态现象。

在这些应用中，离散事件分别对应着呼叫到达、感染、部队移动以及局部磁矩方向的变化。本文重点关注适用于模拟具有短程相互作用和异步动力学的大型空间扩展系统的基本算法。

在离散事件模拟中，瞬时局部更新（离散事件）在连续时间内发生。算法必须准确且可重复地跟踪系统配置中局部更新的异步性。例如，标准随机顺序蒙特卡罗模拟自然会产生泊松异步性。实际上，像单自旋翻转Glauber动力学这样的连续时间模拟，长期以来一直被认为本质上是串行的，直到Lubachevsky的研究实现了这些模拟的并行化，且不改变底层动力学。

PDES的两个基本要素是一组局部模拟时间（或虚拟时间）和同步方案。一个可扩展的PDES方案需要满足两个条件：
- 随着处理元素（PE）数量N趋于无穷大，模拟的平均进度率在长时间极限下应接近一个非零常数。
- 模拟时间范围的“宽度”（各个PE进度的分布）在N趋于无穷大时应是有界的。

第二个条件对于模拟的测量阶段的可扩展性至关重要，因为虚拟时间范围的大宽度会阻碍可扩展的数据管理。因此，我们的目标是设计一种方案，使PE在没有全局同步的情况下以非零且接近均匀的速度进展。

随着并行架构上可用的