一种数值计算结果可重现性保障系统的制作方法

本发明属于数值计算技术领域，具体的说，尤其涉及一种数值计算结果可重现性保障系统。

背景技术：

可重现性是科学研究的基本准则，重现试验使科学发展得以自我修正。随着技术的发展，特别是高性能计算机的快速发展，越来越多的学科采用计算机程序进行数值模拟来展开研究，并且每年有大量基于数值计算结果的论文被发表。

尽管如此，由于缺少第三方平台服务，已发表论文中数值计算结果的可重现性难以得到保障，数值计算结果的可重现面临着至少四方面不确定性：1)、论文中已发表数值计算结果是否可重现(或是否经历了可重现性的检验)；2)、一篇论文是否包含了所有与重现结果相关细节的准确描述；3)、科研人员在重现论文中数值计算结果时，是否能准确理解论文中对试验细节的描述；4)、当科研人员无法成功重现论文中的数值计算结果时，论文作者是否会给他们提供咨询和帮助。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供了一种数值计算结果可重现性保障系统，可以实现数值计算结果的可重现。

根据本发明的一个实施例，提供了一种数值计算结果可重现性保障系统，包括：

私有节点子系统，包括多个私有节点，其中，每个私有节点为由用户提供的可进行数值计算的计算机，所述私有节点设置为以用户提供的原有数值计算结果和试验配置包为输入，自动检测原有数值计算结果的可重现性，并在检测成功时生成可重现配置包；

共享节点子系统，包括多个共享节点，所述共享节点设置为根据所述私有节点子系统生成的可重现配置包自动检测原有数值计算结果的可重现性，存储数值计算结果、源代码、试验环境和说明，按用户要求公开其所提供资源，按用户要求搜索试验环境、试验结果和说明，并通过自动下载提供数值计算结果、试验环境和说明。

根据本发明的一个实施例，每个所述私有节点包括：

第一自动重建模块，其设置为根据用户所提供的试验配置包自动重建原有试验环境；

第一自动运行模块，其设置为在重建的原有试验环境下，自动重新运行原有数值计算试验并取得新结果；

第一自动判断模块，其设置为将新结果与用户提供的原有数值计算结果进行自动对比，以判断原有数值计算结果是否被成功重现以及用户所提供的试验配置包是否完整且准确记录了原有试验环境信息；

可重现配置包生成模块，其设置为在新结果与用户提供的数值计算结果相同时，自动生成加密的、用户不可修改的可重现配置包。

根据本发明的一个实施例，所述可重现配置包包括：

原有数值计算结果的采样、试验配置包、重现相关的日志和数值试验及结果的说明。

根据本发明的一个实施例，所述共享节点包括共享计算节点，其中，所述共享计算节点包括：

第二自动重建模块，其设置为根据自动解密后的可重现配置包从私有节点自动上传产生原有数值计算结果的输入数据和源代码，并自动重建原有试验环境；

第二自动运行模块，其设置为在重建的原有试验环境下，根据解密后的可重现配置包自动重新运行原有数值计算试验并取得新结果；

第二自动判断模块，其设置为将新结果与解密后的可重现配置包提供的原有数值计算结果进行自动对比，以判断可重现配置包是否被成功重现。

根据本发明的一个实施例，所述共享节点子系统还包括用于存储数值计算结果、源代码、试验环境和说明的共享存储节点。

根据本发明的一个实施例，所述共享节点子系统还包括共享节点子系统管理器，用于寻找与所述可重现配置包匹配的共享计算节点、共享存储节点和资源。

根据本发明的一个实施例，所述共享节点子系统管理器包括解密模块，用于对加密的可重现配置包自动进行解密。

根据本发明的一个实施例，所述共享节点子系统管理器还包括：

共享计算节点信息管理模块，其设置为管理所有共享计算节点的计算资源信息，并根据可重现配置包中信息自动找到匹配的共享计算节点以用于可重现性检测；

共享存储节点管理模块，其设置为管理所有共享存储节点的信息，并按用户要求找到匹配共享存储节点以存储数值计算结果、源代码、试验环境和说明；

资源公开管理模块，其设置为管理资源的提供者所设定的资源公开方式，按要求开放资源；

资源搜索模块，其设置为管理所有共享节点上存放的资源信息，建立资源的索引信息和资源间的关联信息，并提供搜索资源的功能；

资源下载模块，其设置为提供自动下载资源的功能，追踪记录资源的下载历史和用户对资源的评价或评分，向下载付费资源的用户索取费用，并向付费资源的提供者分享收益。

根据本发明的一个实施例，所述共享计算节点包括公用超级计算机资源。

根据本发明的一个实施例，所述共享存储节点包括公用存储资源。

本发明的有益效果：

本发明提供的数值计算结果可重现性保障系统，通过设定私有节点子系统和共享节点子系统，可以实现以下功能。

检测功能服务：在公开数值计算结果前(如在发表相应论文之前)，保障系统采用较低的时间和经济耗费，自动检测数值计算结果是否可重现、自动确认作者是否已准确和完整记录了可重现数值计算结果的试验环境。

存储功能服务：为数值计算结果的作者提供存放数值计算结果、试验环境和说明(包括论文)的存储服务。试验环境一般包括计算机程序、程序的输入参数、程序的输入数据和运行试验的计算机软硬件环境。

公开功能服务：用户可以在保障系统上设定其所提供资源的公开方式，包括是否公开，何时公开、免费下载还是付费下载等。

搜索功能服务：用户通过提供关键字在保障系统上搜索到感兴趣的试验环境、试验结果和说明(包括论文)。

下载功能服务：保障系统跟踪记录任意资源的下载历史和对资源的评价；资源提供者将分享其所提供付费下载资源所产生的收益。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明的一个实施例的可重现性保障系统的分布示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

如图1所示为根据本发明的一个实施例的可重现性保障系统的分布示意图，以下参考图1来对本发明进行详细说明。

该数值计算结果可重现性保障系统，包括私有节点子系统和共享节点子系统。其中，私有节点子系统中包括多个私有节点，共享节点子系统中包括多个共享节点。各私有节点可以向共享节点子系统提供各自的可重现配置包，共享节点子系统可以在符合要求的共享节点上利用可重现配置包重现数值计算结果。

具体的，私有节点子系统根据用户提供的数值计算结果和试验环境信息生成可重现配置包，其包括多个私有节点。其中，每个私有节点为由用户提供的可进行数值计算的计算机，以用户提供的原有数值计算结果和试验配置包为输入，自动检测原有数值计算结果的可重现性，检测成功时生成可重现配置包。

共享节点子系统根据私有节点子系统生成的可重现配置包向所有用户重现数值计算结果，其包括多个共享节点。每个共享节点根据私有节点子系统提供的可重现配置包自动检测原有数值计算结果的可重现性，存储数值计算结果、源代码、试验环境和说明，按用户要求公开其所提供资源，按用户要求搜索试验环境、试验结果和说明，通过自动下载提供数值计算结果、试验环境和说明。私有节点子系统和共享节点子系统都是分布式系统。

本发明可以使得用户能在私人节点上(产生原有数值计算结果的计算机、或相似架构的计算机在安装保障系统的相应软件后，成为一个私有节点)首先自动检测原有数值计算结果的可重现性，并通过向面向所有用户的共享节点子系统提供在私有节点上检测成功时所产生的可重现配置包，在共享节点子系统上进一步检测原有数值计算结果的可重现性或存储与重现原有数值计算结果相关的资源。这样，在公开数值计算结果前(如在发表相应论文之前)，保障系统可以采用较少的时间和较低的经济耗费，自动检测数值计算结果是否可重现。

在本发明的一个实施例中，每个私有节点包括第一自动重建模块、第一自动运行模块、第一自动判断模块和可重现配置包生成模块，负责自动检测原有数值计算结果是否可重现、自动确认作者是否已准确和完整记录了可重现数值计算结果的试验环境。其中，第一自动重建模块根据用户所提供的试验配置包，在用户无法干扰的虚拟环境下自动重建原有试验环境；第一自动运行模块与第一自动重建模块连接，在重建的原有试验环境下，自动重新运行原有数值计算试验并取得新结果；第一自动判断模块将新结果与用户提供的原有数值计算结果进行自动对比，以判断原有数值计算结果是否被成功重现以及用户所提供的试验配置包是否完整且准确记录了原有试验环境信息；如果通过可重现性检测，可重现配置包生成模块自动生成加密的可重现配置包。否则，私有节点告诉用户原有数值计算结果没有通过重现性检测。

可重现配置包是一个用户无法修改的加密文件，其包含原有数值计算结果的采样、试验配置包、重现相关的日志和数值试验及结果的说明(包括论文)。试验环境一般包括计算机程序、程序的输入参数、程序的输入数据和运行试验的计算机软硬件环境信息等。

共享节点子系统以用户所提供的可重现配置包为输入，根据用户的命令，向所有用户提供所有功能服务，即提供检测功能服务、存储功能服务、公开功能服务、搜索功能服务和下载功能服务。共享节点分为共享计算节点和共享存储节点两类，共享节点子系统管理器统一管理所有共享节点、统一向用户提供各种功能服务的接口。

在本发明的一个实施例中，该共享计算节点包括第二自动重建模块、第二自动运行模块和第二自动判断模块。共享计算节点提供可重现性检测功能服务，其以私有节点所产生的可重现配置包为输入，负责进一步自动检测数值计算结果是否可重现、自动确认作者是否已准确和完整记录了可重现数值计算结果的试验环境。分布在世界上任意地点的公用超级计算机资源可成为共享计算节点。

具体的，第二自动重建模块根据自动解密后的可重现配置包从私有节点自动上传产生原有数值计算结果的输入数据和源代码，并自动重建原有试验环境；第二自动运行模块与第二自动重建模块连接，在重建的原有试验环境下，根据解密后的可重现配置包自动重新运行原有数值计算试验并取得新结果；第二自动判断模块与第二自动运行模块连接，将新结果与解密后的可重现配置包提供的原有数值计算结果进行自动对比，以判断可重现配置包是否再次被成功重现。

共享存储节点为用户存放数值计算结果、源代码、试验环境和说明(包括论文)提供稳定可靠的、容量足够的存储服务。公用存储资源(如商业公司所提供的稳定可靠的云存储资源)可成为共享存储节点。共享存储节点可根据用户提供可重现配置包中的试验配置包等从指定的服务器上自动下载需要存放的资源。

在本发明的一个实施例中，共享节点子系统还包括共享节点子系统管理器，用于寻找与可重现配置包匹配的共享计算节点、共享存储节点和资源。共享节点子系统管理器采用可扩展的方式统一管理所有共享节点，并提供统一接口向用户提供各种功能服务的接口。

当用户要求进一步检测数值计算结果的可重现性时，管理器在解密可重现配置包后将根据所有共享计算节点的硬件特点和当前负载情况找到符合要求的共享计算节点；当存在符合要求的共享计算节点时，共享计算节点采用类似于私有节点的方法自动检测原有数值计算结果的可重现性。当用户要求存放数值计算结果、试验环境和说明(包括论文)等资源时，管理器先找到一个共享存储节点(用户可指定)，然后自动获取要存储的资源并存放在共享存储节点上。

在本发明的一个实施例中，该共享节点子系统管理器包括解密模块，用于对加密的可重现配置包自动进行解密。

在本发明的一个实施例中，该管理器还包括资源公开管理模块、共享存储节点管理模块、资源搜索模块、资源公开管理模块和资源下载模块。其中，资源搜索模块基于共享存储节点存储的资源建立关联索引信息以提供搜索功能。在存放资源时，管理器记录资源的相关可重现性信息，提取资源中的关键字，建立用于搜索的索引信息，以提供资源的搜索功能；管理器还建立不同资源(可以是不同用户提供的资源)之间的关联性以丰富搜索功能，用户通过提供关键字在保障系统上搜索到感兴趣的试验环境、试验结果和说明(包括论文)。

资源公开管理模块用于设定共享存储节点存储的资源的公开方式并进行相应管理。用户要求在存放资源时，可以指定资源的公开方式，包括是否公开、何时公开、免费下载还是付费下载等。管理器将按照用户的指定对资源进行公开。

资源下载模块用于帮助用户下载共享存储节点存储的资源并追踪资源相关信息。对于所存放的每一个资源，管理器追踪记录资源的下载历史和下载用户对资源的评价或评分，并根据资源提供者的要求向付费资源的下载者索取费用、向资源提供者返还收益。

共享计算节点信息管理模块管理所有共享计算节点的计算资源信息，根据可重现配置包中信息自动找到匹配的共享计算节点以用于可重现性检测。

共享存储节点管理模块管理所有共享存储节点的信息，按用户要求找到匹配共享存储节点以存储数值计算结果、源代码、试验环境和说明等。

本发明提供的数值计算结果可重现性保障系统可实现以下功能。

检测功能服务：在公开数值计算结果前(如在发表相应论文之前)，保障系统采用较少的时间和较低的经济耗费，自动检测数值计算结果是否可重现、自动确认作者是否已准确和完整记录了可重现数值计算结果的试验环境。

存储功能服务：为数值计算结果的作者提供存放数值计算结果、试验环境和说明(包括论文)的存储服务。试验环境一般包括计算机程序、程序的输入参数、程序的输入数据和运行试验的计算机软硬件环境。

公开功能服务：用户可以在保障系统上设定其所提供资源的公开方式，包括是否公开，何时公开、免费下载还是付费下载等。

搜索功能服务：用户通过提供关键字在保障系统上搜索到感兴趣的试验环境、试验结果和说明(包括论文)。

下载功能服务：保障系统跟踪记录任意资源的下载历史和对资源的评价；资源提供者将分享其所提供付费下载资源所产生的收益。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。