Informacje - szczegóły

«  Dodaj Informację

Antropologia (17) | Archeologia (505) | Astronomia (528) | Biologia (175) | Biotechnologia (38) | Chemia (84) | Ciekawostki (1759) | Ekologia (473) | Ekonomia i Biznes (330) | Etnologia (20) | Filozofia (28) | Fizyka (95) | Fundusze, granty, stypendia (139) | Genetyka (129) | Geografia (47) | Geologia (53) | Gimnazjum (23) | Historia (735) | Historia sztuki (103) | Imprezy kulturalne (364) | Informatyka (317) | Inne (497) | Językoznawstwo i filologie (81) | Konferencje i imprezy naukowe (488) | Konkursy (364) | Kształcenie zintegrowane (9) | Liceum / Technikum (114) | Literatura (75) | Ludzie nauki (256) | Matematyka (38) | Medycyna (1421) | Miasta i regiony (35) | Muzyka (37) | News bulletin - English (649) | Paleontologia (45) | Prawo (114) | Przyroda (415) | Psychologia (236) | Religie (72) | Rozrywka (57) | Socjologia (325) | Sport (60) | Studia wyższe (188) | Szkoła podstawowa IV-VI (15) | Sztuka (12) | Świat (1190) | Targi (52) | Technika i technologie (494) | Turystyka (18) | Uczelnie wyższe (521) | Unia Europejska (79) | Współpraca naukowa (35) | Wszystkie etapy szkolne (152) | Wychowanie przedszkolne (18) | Z życia szkoły (37) | Żywienie (133)

Od e-infrastruktury do e-nauki
2008-07-09 10:10:28

"Program PIONIER oraz prace polskich zespołów naukowych w projektach 5. i 6. Programu Ramowego (PR) w obszarze sieci i gridów, wniosły partnerski wkład w budowę europejskiej infrastruktury informatycznej nauki, która stanowi bazę dla europejskiej przestrzeni badawczej" - ocenia profesor Jan Węglarz, dyrektor Instytutu Informatyki Politechniki Poznańskiej. Budowę europejskiej infrastruktury informatycznej nauki, ze szczególnym uwzględnieniem wkładu polskiego środowiska naukowego, profesor omówił 2 lipca podczas nadania mu tytułu doktora h.c. Uniwersytetu Śląskiego.

GLOBALNA SPOŁECZNOŚĆ NAUKOWA - W SIECI


"Realizacja wizji globalnej społeczności naukowej wymaga powszechnej dostępności odpowiedniej infrastruktury informatycznej nauki" - mówi prof. zw. dr hab. Jan Węglarz. Dzięki programom wspierającym rozwój tej infrastruktury w wielu krajach powstaje wielopoziomowa architektura narzędzi i metod informacyjno- komunikacyjnych, a w jej ramach - aplikacje i usługi dla obsługi całego środowiska naukowego i poszczególnych dyscyplin nauki.

Jak przypomina profesor, budowę infrastruktury informatycznej rozpoczęto u nas 15 lat temu, realizując naukowe sieci światłowodowe w głównych ośrodkach akademickich , tzw. sieci MAN z infrastrukturą dla wytwarzania usług. Obecnie jest ich 21. Powstało także 5 centrów komputerów dużej mocy.

W 1999 roku powstał projekt PIONIER zakładający budowę ogólnopolskiej sieci światłowodowej. W 2001 roku w USA, National Science Foundation ogłosiła realizację podobnego programu o nazwie Cyberinfrastructure, a w 2003 roku w Europie zdefiniowano koncepcję zintegrowanej infrastruktury informatycznej dla nauki i edukacji pod nazwą e-Infrastructure, która obejmowała szerokopasmowe sieci nowej generacji i rozproszone systemy dostępu do zasobów obliczeniowych, pamięci i archiwizacji oraz instrumentów badawczych.

"Zintegrowane w warstwie drugiej metody i narzędzia tworzą złożony system rozproszony, który nazywamy gridem. Z tego powodu terminem e-infrastruktura obejmujemy zarówno infrastrukturę sieciową jak i gridową" - definiuje profesor.

Jak analizuje informatyk, koncepcja e-infrastruktury, rozbudowana w ramach 6. PR, potwierdziła swoją użyteczność dla wielu dziedzin nauki, które bez jej wykorzystania nie miałyby szans rozwoju. W 7. PR założono dodanie do niej warstwy danych naukowych.

SKŁADNIKI E-INFRASTRUKTURY - SIECI

Jak wyjaśnia naukowiec, obecnie infrastruktura sieciowa składa się z sieci paneuropejskiej G?ANT2 utworzonej w ramach 6. PR w 2004 roku i powiązanych z nią narodowych sieci naukowych, głównie optycznych.

Prof. Węglarz przypomina, że sieć GÉANT powstała w ramach 5. PR, rozpoczęła swoje działanie w roku 2001 i bazowała na szybkich kanałach komunikacyjnych w technologii SDH, wydzierżawionych od operatorów telekomunikacyjnych. W Polsce od 1997 r.działała na podobnych zasadach sieć POL-34.

Tłumaczy, że rozwój technologii światłowodowych spowodował pojawienie się bardzo wydajnych i niezawodnych technologii transmisyjnych, które wymusiły rewolucyjne przemiany w architekturze systemów komunikacyjnych. Duża przepustowość i niezawodność kanałów optycznych nie wymagała stosowania dodatkowych protokołów zapewniających zwiększenie bezpieczeństwa i niezawodności transmisji. Doprowadziło to do znaczącego uproszczenia zarządzania i tym samym potanienia transmisji. Uzyskiwane w tej transmisji popularne szybkości kanałów optycznych to 10 Gb/s. Ponadto technologia przełączalnego Ethernetu stosowana w tych sieciach, stwarza możliwość dynamicznego tworzenia w sieci fizycznej kanałów i sieci wirtualnych o różnych konfiguracjach. Możliwe jest sterowanie kanałami transmisyjnymi na różnych poziomach architektury sieci, od światłowodu do kanałów wirtualnych.

"Dostępność kanałów szerokopasmowych przyczyniła się znacząco do rozwoju w takich sieciach rozproszonych systemów przetwarzania danych i wykorzystywania tych kanałów w różnych eksperymentach naukowych" - tłumaczy profesor.

W Polsce prace wokół następcy sieci POL-34 rozpoczęły się w roku 1999 od budowy eksperymentalnej sieci optycznej. Kontynuowane były w ramach projektów 5. i 6. PR i obejmowały problematykę jakości usług sieciowych i badania nowych technologii, usługi zarządzania pasmem na żądanie, architektury systemów pomiarowych i obsługi zdarzeń w sieciach nowych generacji oraz zarządzanie tymi sieciami. W projektach uczestniczył zespół Poznańskiego Centrum Superkomputerowo-Sieciowego (PCSS).

Równocześnie od 2001 roku rozpoczęto realizację ogólnopolskiej światłowodowej sieci PIONIER, jednej z najnowocześniejszych sieci na świecie. Obejmuje ona 5200 km własnych linii światłowodowych, z czego 1200 km jest w trakcie budowy. Z siecią PIONIER zintegrowane są także zaawansowane usługi transmisji strumieniowej, co stanowi podstawę do budowy zaawansowanych systemów użytkowych, jak np. Platforma iTVP (interaktywna telewizja).

POLSKA SIEĆ DLA NAUKI

Sieć PIONIER stanowi podstawę do tworzenia zaawansowanych usług dla nauki. Posiada ona bezpośrednie połączenia z sieciami naukowymi krajów sąsiednich, co stanowi obecnie ważny paradygmat budowania kolejnej sieci paneuropejskiej GÉANT3 w ramach 7. PR.

Jak podkreśla prof. Węglarz, to właśnie polskie środowisko naukowe zaproponowało bezpośrednie połączenia światłowodowe pomiędzy sieciami naukowymi. Polskie podejście do budowania krajowych sieci optycznych połączonych z sieciami krajów sąsiednich i tworzenie tzw. e-Regionów, stanowiło bazę dla realizacji studyjnego projektu europejskiego PORTA OPTICA ukierunkowanego na włączenie do sieci europejskiej sieci naukowych krajów dawnej Europy Wschodniej i niektórych państw zakaukaskich.

Polskie inicjatywy w zakresie budowania światłowodowych sieci lokalnych i kampusowych, naukowych sieci miejskich, czy krajowej sieci PIONIER umożliwiają realizację idei światłowodu "od końca do końca". Zapewnia to środowisku naukowemu nieograniczony, szerokopasmowy dostęp do przepustowości sieci i zasobów do niej podłączonych. Drugą grupą technologii związanych z rozwojem komunikacji w środowisku akademickim są technologie łączności bezprzewodowej (np. WiFi). Dzięki nim naukowiec nie musi być "przywiązany" do stacjonarnego komputera i może w dowolnym czasie i miejscu, w obszarze oddziaływania WiFi, połączyć się ze swoją macierzystą siecią i kontynuować pracę lub nadzorować badania.

Stworzony został system ułatwień dla światowego (europejskiego) roamingu i dostępu do sieci o nazwie Eduroam. "Jeśli do tych możliwości doda się możliwość łączności za pośrednictwem transmisji przez telefon komórkowy, to w efekcie otrzymujemy możliwość komunikacji +zawsze i wszędzie+" - mówi naukowiec.

SKŁADNIKI E-INFRASTRUKTURY - GRID

"Bardzo ważny składnik infrastruktury informatycznej nauki stanowią rozproszone zasoby obliczeniowe, pamięci, urządzenia badawcze, źródła danych (np. sensory)" - wylicza prof. Węglarz. Jak tłumaczy, szybkie sieci komputerowe pozwalają zbudować efektywną sieć połączeń tych składników. Problemem jest jednak współużytkowanie zasobów przez wiele środowisk naukowych, projektów itp., z równoczesnym zapewnieniem adaptowania się tej infrastruktury do ich wymagań. Trudno też dostosować systemy do użytkowania przez szerokie gremium - nie informatyków.

Profesor wyjaśnia, że aby rozwiązać te problemy, opracowano metody i narzędzia tworzące tzw. architekturę gridową. Umożliwiają one wirtualizację zasobów z możliwością ich dynamicznego przydzielania wirtualnym organizacjom badawczym, zapewniając równocześnie łatwy i efektywny dostęp do tego środowiska. Muszą być autonomiczne, niezawodne i bezpieczne.

Powstało wiele różnych systemów gridowych, jednak mimo bardzo wysokiej złożoności tych systemów, ich funkcjonalność, zdaniem eksperta, jest jeszcze ograniczona. Z tego względu bardzo duże znaczenie mają prace badawczo-rozwojowe w zakresie tej tematyki, prowadzone w 5. i 6. PR, a także w krajowych projektach celowych. Do najbardziej znanych rozwiązań należą architektury gridowe powstałe w projektach GridLab i CrossGrid, koordynowanych odpowiednio przez PCSS i CYFRONET AGH.

Polskie zespoły uczestniczyły także w wielu innych europejskich projektach gridowych w 5. i 6. PR. Powstała w Europie i w Polsce infrastruktura gridowa, w powiązaniu z infrastrukturą sieciową, dała podstawę do opracowania wielu aplikacji, np. w radioastronomii, fizyce wysokich energii, medycynie.

INFRASTRUKTURA WARSTWY DANYCH NAUKOWYCH

Ogólna idea powiązania z e-infrastrukturą dodatkowej warstwy, tzw. warstwy danych naukowych, związana jest z potrzebą udostępnienia metod i narzędzi wspomagania całości procesów badawczych. Wynika z tego potrzeba zintegrowania z e-infrastrukturą takich systemów, jak np. wirtualne laboratoria, biblioteki cyfrowe, repozytoria, bazy danych.

"To otoczenie badań naukowych powinno być dostępne dla użytkowników w podobny sposób jak usługi dostępu do sieci i gridów" - uważa profesor. Prace dotyczące aplikacji wspomagających prace naukowe prowadzone były już w 6. PR. Również w Polsce, w ramach programu PIONIER i projektu celowego SGIGrid, powstały odpowiednio: biblioteka cyfrowa dLibra i wirtualne laboratorium. Warstwa danych naukowych w 7. PR nie została jeszcze precyzyjnie zdefiniowana.

Dla zobrazowania integracji e-infrastruktury z badaniami naukowymi prof. Węglarz podaje przykład radioastronomii i fizyki wysokich energii.

Jak wyjaśnia, tradycyjna radioastronomia wykorzystywała radioteleskopy pracujące oddzielnie i oddalone od siebie o tysiące kilometrów, które obserwowały ten sam fragment nieba. Cykl zbierania i korelacji danych zajmował ok. 6 miesięcy. Próba korelacji w czasie rzeczywistym została podjęta w ramach programu EXPReS. Uzyskano produkcyjną usługę e-VLBI, umożliwiającą niezawodne podłączenie radioteleskopów do komputera centralnego za pośrednictwem szybkich łączy optycznych (1 Gb/s). W niedalekiej przyszłości wymagania przepustowości dla jednego radioteleskopu osiągną 10 Gb/s.

"Światowa społeczność fizyków niecierpliwie czeka na uruchomienie najpotężniejszego w historii urządzenia do badania cząstek elementarnych" - cytuje profesor Węglarz amerykańskiego pisarza s.f. Grahama P. Collinsa. Jak wyjaśnia naukowiec, tym urządzeniem jest Wielki Zderzacz Hadronów (LHC - ang. Large Hadron Collider), którego budowa w CERN zakończy się w tym roku.

Do przechowywania i przetwarzania ogromnych ilości danych stosuje się tu wielopoziomową infrastrukturę gridową. Poziom "0" zlokalizowany jest w CERN, natomiast poziom 1 w 11 dużych ośrodkach obliczeniowych na świecie. Do wielu dołączone są ośrodki regionalne poziomu 2. W Polsce są trzy takie ośrodki: w Krakowie (Cyfronet), Poznaniu (PCSS) i w Warszawie (ICM). Są one podłączone dedykowanymi kanałami 1 Gb/s poprzez sieci naukowe PIONIER i DFN do centrum Tier1 w Karlsruhe. Polski udział w przygotowaniu LHC jest znacznie szerszy. Współpraca fizyków z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie i Instytutu Problemów Jądrowych z Uniwersytetu Warszawskiego z informatykami skutkowała udziałem i koordynacją w dużym gridowym projekcie CrossGrid, a następnie w trzech kolejnych projektach EGEE (The Enabling Grids for E-sciencE).

"Niektóre z dyscyplin naukowych, np. fizyka obliczeniowa, chemia obliczeniowa, radioastronomia, fizyka wysokich energii, nie mogłyby być dzisiaj rozwijane, gdyby nie integracja z e- infrastrukturą" - podsumowuje prof. Węglarz. Dodaje, że aby powstałe aplikacje i usługi były bardziej kompleksowe i lepiej dopasowane do specyficznych wymagań zespołów naukowych, w zakresie e-infrastruktury muszą być prowadzone intensywne prace naukowo- badawcze i badawczo-rozwojowe.

***

Jan Węglarz jest członkiem rzeczywistym Polskiej Akademii Nauk, dyrektorem Instytutu Informatyki Politechniki Poznańskiej, doktorem honoris causa kilku wyższych uczelni. Ma ogromny udział w rozwoju problematyki badań operacyjnych, a w szczególności szeregowania zadań i rozdziału zasobów. Współpracuje z ponad 100 ośrodkami naukowymi na świecie. Otrzymał wiele krajowych i zagranicznych nagród naukowych.

PAP - Nauka w Polsce, Karolna Olszewska (oprac.)

Jeżeli nie znalazłeś tego czego szukasz skorzystaj z poniższej wyszukiwarki.

Web www.eduskrypt.pl