войти рус / eng / укр

Концепция комплексной целевой программы «Грид-инфраструктура и грид-технологии для научных и прикладных исследований



Концепция комплексной целевой программы «Грид-инфраструктура и грид-технологии для научных и прикладных исследований

Украинский национальный грид (УНГ) является единственной исследовательской е-инфраструктурой национального уровня которая объединяет 39 ресурсных центров научных организаций Украины (из них 29 принадлежат НАН Украины). Основой УНГ являются 12 ресурсных центров, которые координируются национальным операционным центром (NGI_UA) и которые являют собой интегрированную в европейское пространство грид-инфраструктуру. Украинская грид-инфраструктура работает 24 часа на сутки, 7 дней на неделю, предоставляет для исследовательских виртуальных организаций свободный доступ к вычислительным ресурсам и ресурсам хранения данных. Благодаря интеграции в европейскую грид-инфраструктуру УНГ обеспечивает возможность проведения общих исследований с международными исследовательскими организациями и использования европейских ресурсов. 

         В ходе выполнения государственной программы и некоторых проектов программы информатизации НАН Украины в основном завершено создание коммуникационно-ресурсной структуры АМОД (академическая сеть обмена данных) - мощной сети оптоволоконных каналов связи между академическими учреждениями и грид-кластерами. Большинство кластеров соединено оптоволоконными каналами обмена данными с пропускной способностью от 300 до 1000 Мбит/с, 7 мощнейших кластеров имеют каналы со скоростью 10 Гбіт/с.  Использования построенной грид-инфраструктуры и возможностей распределенных вычислений в институтах НАН Украины позволило получить ряд важных научных результатов в физике высоких энергий и астрофизике, науках о жизни, включительно с практической медициной, науках о Земле, нанофизике и наноэлектронике, в материаловедении и тому подобное.

Грид-технологии оказались эффективными во многих областях фундаментальной и прикладной науки, их внедрение позволило получить много интересных результатов, которые невозможно было бы получить другим способом. Можно констатировать успешное развитие грид-технологий в НАН Украины в течение выполнения академической (2006-2009р.) и государственной (2010-2013) программ  грид-технологий.

 

Обоснование необходимости выполнения Программы

Согласно стратегии развития информационного общества, разработанной Кабинетом Министров Украины в 2013 году, одним из главных ее заданий есть формирование современной информационной инфраструктуры, которая предусматривает создание и применение суперкомпьютерных систем, програмно-технічних средств, телекоммуникационных сетей и систем грид-, клауд- и других перспективных технологий.

Реализация такой стратегии обеспечит предоставление качественного доступа к вычислительным услугам, обработки больших объемов разнообразных данных  в сферах информации, образования, науки, медицины.

Внедрение новой программы является необходимым как с точки зрения развития фундаментальной и прикладной науки в Украине, так и учитывая стратегическую цель государственной политики относительно Євроинтеграции.

Еврокомиссия в программе Горизонт- 2020 поставила задание объединить все существующие исследовательские инфраструктуры и ученых Европы с помощью е-инфраструктуры в единое цифровое исследовательское пространство. Поэтому является  необходимым продолжать и усиливать интеграцию украинского и европейского информационно-исследовательских пространств.

 

 

Дальнейшее развитие грид-инфраструктуры и грид-общества  требует комплексно-целевого подхода и концентрирования усилий на решении, в первую очередь, таких проблем (тех, что не полностью решенные, или новых, что возникли в последнее время) :

1.      Повышение мощности и качества грид-инфраструктуры путем развития существующих вычислительных грид-кластеров, создания национального каталога сервисов, удовлетворения потребностей пользователей.

2.      Увеличение пропускной способности каналов обмена данных, повышения вычислительной мощности ресурсных центров и распределительных  ресурсов хранения данных грид-инфраструктуры; создание национального перечня ресурсов и внедрения модели распределения ресурсов, которые предоставляются ресурсными центрами.  Развитие "облачных" технологий и создание объединенного  "облака" УНГ. Это даст возможность проводить распределенные тестирования новых технологий, которые будут развиваться  национальным и европейским грид-обществами.

3.      Создание  гибкой виртуальной исследовательской среды, с упрощенным доступом к ресурсам УНГ. Обеспечение функциональной совместимости платформ и рабочих процессов в такой среде с европейскими платформами для общего использования распределенных банков данных. Проведение актуальных исследований в коллаборации с учеными других стран, которые используют разработанные платформы, рабочие процессы и приложения. Одним из направлений развития должна быть адаптация разработанных и принятых европейским сообществом стандартов е-инфраструктуры.

4.      Обеспечение подготовки специалистов и создания  условий и механизмов  взаимодействия  между исследователями и ІТ-колаборациями и проектами разных стран. Формирование и поддержка виртуального национального  центра  компетенции,  его взаимодействие с центром компетенции EGI.

На решение этих проблем и направлена целевая комплексная программа "Грид-инфраструктура и грид-технологии  для научных и научно-прикладных исследований в НАН Украины".

 

Цель и основные задания Программы

Целью программы является дальнейшее развитие грид-технологий и расширение области их применения в научных и научно-прикладных исследованиях в НАН Украины, разработки и внедрения новых аппаратных и программных методов и средств высокопроизводительных научных вычислений, обеспечения участия ученых НАН Украины в международных грид-проектах и организациях.

Основными направлениями и приоритетными заданиями Программы на 2014-2016 годы должны быть:

1. Развитие материально-технической базы грид-технологий и высокопроизводительных вычислений и их приложение в научных и научно-практических исследованиях. В частности:

- поддержка и развитие базового координационного центра, как объединительного и координирующего органа Национального грид;           - развитие ресурсных центров (грид-сайтов), наращивания ресурса хранилищ данных,            поддержка и развитие Ресурсного центра  обмена данными;

- построение объединенной инфраструктуры для распределенных вычислений, которая состоит из традиционной грид-инфраструктуры и облачной инфраструктуры с возможностью обеспечения удобного интерфейса доступа пользователя к разнообразным информационно-вычислительным ресурсам и повышению производительности их использования;

- разработка  каталога универсальных сервисов УНГ и внедрение сервисно-ориентированных вычислений для создания прикладного программного обеспечения путем композиции и оркестрирования отдельных сервисов;

- обеспечение пропускной способности оптоволоконных каналов связи между ресурсными центрами не меньше чем 1 Гб/с и повышение пропускной способности оптоволоконных каналов связи между отечественными и заграничными грид-узлами в соответствии с требованиями европейской сети GEANT - 3;

- развитие и сопровождение комплексной системы защиты информации Национального грид;

- системное интегрирование УНГ в Европейскую инфраструктуру, включая сеть суперкомпьютеров PRACE, репозиторий EUDAT, объединенное Европейское облако  для научных и инновационных исследований.

 2. Применение грид-технологий в фундаментальных исследованиях и поддержка виртуальных организаций в следующих тематических направлениях:

- физика и астрофизика высоких энергий, астрономия;

- молекулярная и клеточная биология и генетика, науки о жизни;

- физические основы материаловедения, нанофизика и наноматериалы;

- геофизика, метеорология, климатология, науки о Земле;

- общественно-экономические науки, другие направления научной деятельности.

 3. Применение грид-технологий и поддержка соответствующих ВО в прикладной сфере, в частности, в:

-         практической медицине (в сотрудничестве с Национальной академией медицинских наук Украины). Разработка и внедрение  Европейских систем обработки изображений и моделирования для диагностических систем нейродегенеративных заболеваний, объединения распределенных медицинских баз диагностических данных в единую систему для научных и клинических исследований;

-         инженерных расчетах, в частности, разработка и внедрение  междисциплинарной платформы инженерного коллективного проектирования в грид\клауд среде;

-         экомониторингу, дистанционном зондировании, прогнозировании природных явлений.

 4. Подготовка специалистов по грид-технологий и облачным вычислениям:

 -    Подготовка специалистов по грид-технологиям и облачным вычислениям;

-     Создание курсов цифровой науки в вузах страны, разработка теоретического минимума цифровой науки и стандарта качества дисциплины;

-      Развитие системы дистанционной учебы и повышения квалификации в цифровой науки;

-      Создание виртуального центра компетенции, который интегрирован в виртуальный центр компетенции EGI для передачи и обмена знаний и навыков использования грид- и облачной инфраструктуры для обработки больших объемов данных.

 

Ожидаемые результаты Программы.

Будет обеспечена поддержка работы и постоянное наращивание вычислительной мощности и возможностей хранения данных украинской грид-инфраструктури. Будут созданы мощные вычислительно-ресурсные центры

Будут введены новейшие технологии для экономного и эффективного использования ресурсов (обновление промежуточного программного грид-обеспечения - middlware, виртуализация ресурсов и облачные технологии, выход на международные платформы предоставления ресурсов).

Будет обеспечена стабильная и качественная работа Базового координационного центра, который осуществляет управление деятельностью национальной грид-инфраструктуры, предоставляет сервисы и техническую помощь широкой общественности пользователей, распространяет информацию о новейших достижениях грид-технологий и возможности их приложения.

Будет обеспечена эффективная координация научных фундаментальных и прикладных исследований, которые нуждаются в высокопроизводительных вычислениях и обработке больших массивов данных.

Будет расширено сотрудничество с международными грид- и облачными платформами, и созданные условия для интеграции в мировое исследовательское пространство, расширенное участие в мировых, в частности европейских, проектах.

Будет создан виртуальный национальный центр компетентности цифровой науки и предоставления информационно-вычислительных услуг национальным и международным исследователям и их коллаборациям.

Будет обеспечена подготовка и переподготовка специалистов и пользователей грид-технологий.


Вернуться к списку новостей.
Сделано в MCG
© 2011, Институт теоретической физики им. Н.Н.Боголюбова