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面向網格的可視化研究及應用探究
科學計算可視化作為一種計算和數據密集型應用，需要較高的硬件配置，并常常利用并行技術進行加速[1]。隨著計算機硬件和網絡技術獲得長足發展，科學計算分布范圍不斷拓展，計算規模不斷擴大。網格技術就是在這種條件下產生的一種面向互聯網的分布式計算方式，它是傳統的并行計算和分布式計算在深度和廣度上的拓展。目前面向網格的可視化己經成為可視化領域的一個新的研究方向。
1、面向網格的可視化主要研究內容
第一，隨著可視化數據集的存儲量和計算量不斷增大，需要網格技術提供自治和動態的資源管理，實現數據采集、存儲和計算的分布，從而可以利用更廣范圍內的資源，增強人們理解和使用科學數據的認知能力，擴充海量數據處理的能力，延伸人類科學活動的范圍[2]。
第二，近年來，雖然PC處理器和圖形硬件的性能在以驚人的速度成長，但是仍然難以處理較大型數據的繪制，因此，長期以來，大數據量的可視化應用只能運行在高端并行計算機和PC集群上，這就需要遠程使用這些資源，而網格恰恰提供了一個更為統一的資源共享和使用平臺，在這個平臺上協調各種資源并提供遠程可視化服務存在很多新的挑戰，因為需要處理數據、計算和顯示等多種類型的分步。
第三，作為一種分布式可視化應用，面向網格的可視化應當支持多用戶多任務，多個不同用戶應該可以同時使用系統而互不干擾，同時每個用戶又可以提交多個任務。另外，面向網格的可視化還應該為多用戶間的協同提供支持和虛擬組織支持。
第四，科學計算和可視化都是網格的主要應用對象。可視化通常是科學計算的后續處理步驟，為了更好地對科學計算結果進行可視化和駕馭，需要在可視化流程和科學計算過程之間進行協調和集成。通過這種集成可以更好地獲得反饋并進行控制，提高資源的利用效率，方便問題求解環境的構建。
2、面向網格的可視化的探索及應用
(1)基于網格技術支持的并行體繪制的研究應用。
如美國愛荷華大學的Knops等人提出了一個基于網格的體繪制框架，他們使用Globus的資源管理、信息服務和數據傳輸工具支持并行體繪制框架;另外美國德克薩斯大學奧斯汀分校的計算可視化中心在已有的遠程并行繪制系統的基礎上使用Globus添加網格支持，在他們的設計中，可視化服務的實現由各個可視化服務器完成，并通過Globus的網格服務向用戶提供可視化服務。
(2)基于網格技術支持的可視化軟件的應用。英國利茲大學和英國NAG公司等共同進行了Gris項目，其主要目標是為NAG公司的可視化軟件IRIS Explorer增加網格支持，實現可視化與仿真的聯合、計算駕馭、多用戶協同等功能。 (3)側重于大規模數據集傳輸的網格可視化研究及應用。如美國Lawrence Berkeley國家實驗室(LBNL)的Bethel等人使用UDP協議為Cactus設計了一個處理太(T)字節數據的并行可視化后端程序Visa Pult。
(4)面向網格的可視化中間件和體系結構的研究及應用。如荷蘭阿姆斯特丹大學在Globus上建立了虛擬實驗室網格中間件VLAM-G，它是一個完整的面向網格的科學計算及可視化中間件和工具包。德國的愛因斯坦研究所和柏林Zuse研究所等聯合進行了Grid KSL項目，其目的是將使用Cactus的科學計算與可視化應用聯合起來，為大規模數據的科學計算提供遠程可視化和駕馭服務等等。
在面向網格的可視化領域內，國內也正在進行著相關的探索，如浙江大學CAD&CG國家重點實驗室在2004年完成了Gvis的初級原型系統，并對面向網格可視化領域的研究作了初步總結。基于此通過分析比較國內外研究工作，后來提出并實現了一個面向網格基于Java的交互式遠程并行可視化體系結構和系統Gvis。面向網格的可視化研究及應用是一個較為全面的面向網格的可視化系統。
3、面向網格的可視化的發展方向
面向網格的可視化需要充分利用已有的研究成果，并在廣度、深度、通用性、互操作性和標準化方面更進一步。網格對于可視化的推動作用，在現階段并不主要體現在可視化應用性能的提高，而在于可視化應用方式的改變。
4、總結
當今，面向網格的可視化的研究具有一定的前瞻性，并取得了一定的成果，但在當前的硬件條件下，基于網格的可視化相比于傳統的可視化還有欠缺之處。有待于我們在更深、更廣的層次上基于應用背景更好繼續研究和發展。
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