09/02/2005

Ευρωπαϊκά ερευνητικά κέντρα ενώνουν τα πληροφοριακά τους συστήματα προκειμένου να δημιουργήσουν το νέο υπερυπολογιστή που θα βοηθήσει στη διεξαγωγή πολύπλοκων ερευνών σε επιμέρους επιστημονικούς τομείς. Η συγκεκριμένη πρωτοβουλία είναι ο στόχος του έργου DEISA (Distributed European Infrastructure for Super Computing) που χρηματοδοτείται κατά ένα μέρος από το πρόγραμμα "Ερευνητικές Υποδομές" του 6ου Προγράμματος Πλαισίου. Αποτελεί τη νέα προσπάθεια της Ευρώπης προκειμένου να προωθήσει την ανταγωνιστικότητά της σε επιστημονικούς τομείς όπου απαιτείται πολύ μεγάλη υπολογιστική ισχύς και θεωρείται ως η απάντηση της ΕΕ σε ανάλογα σχέδια που έχει ήδη αναπτύξει η Ιαπωνία και υλοποιούν αυτή την περίοδο οι ΗΠΑ.

Οι δραστηριότητες του έργου DEISA ξεκίνησαν τον Μάιο του περασμένου έτους, με επικεφαλής το γαλλικό ερευνητικό κέντρο IDRIS - CNRS και τη συμμετοχή οκτώ εταίρων - ερευνητικών κέντρων από τη Γερμανία (FZJ και RZG), τη Μεγάλη Βρετανία (EPCC και ECMWF), την Ιταλία (CINECA), τη Φινλανδία (CSC) και την Ολλανδία (SARA). Συνολικά, στο έργο συμμετέχουν ως τεχνολογικοί ή βιομηχανικοί εταίροι 13 δημόσιοι και ιδιωτικοί ερευνητικοί οργανισμοί από έξι ευρωπαϊκές χώρες, μεταξύ των οποίων είναι και το ευρωπαϊκό πληροφοριακό δίκτυο για την επιστημονική έρευνα GEANT.

H κατασκευή του υπερυπoλογιστή DEISA βασίζεται στη δημιουργία δύο επιμέρους πληροφοριακών υποστρωμάτων: Στην πρώτη φάση του έργου προβλέπεται να δημιουργηθεί μια εσωτερική πλατφόρμα, όπου υπολογιστές που έχουν την ίδια αρχιτεκτονική και το ίδιο λειτουργικό σύστημα θα ενωθούν, προκειμένου να δημιουργήσουν έναν εικονικό υπερυπολογιστή. Πρόκειται για μια ομάδα από υπολογιστικούς κόμβους που βρίσκονται σε διαφορετικές χώρες, αλλά που θα εμφανίζονται στους τελικούς χρήστες ως ένα ενιαίο σύστημα. Στην πρώτη φάση του έργου προβλέπεται να ενοποιηθούν σε ένα ολοκληρωμένο σύστημα τέσσερις υπερυπολογιστές IBM από τη Γερμανία, τη Γαλλία και την Ιταλία.

Το υπολογιστικό σύστημα που θα δημιουργηθεί θα αποτελείται από περισσότερους από 4.000 επεξεργαστές, που θα έχουν συνολική υπολογιστική ισχύ μεγαλύτερη των 22 Teraflops. Η δεύτερη φάση του έργου προβλέπει τη προσθήκη και άλλων υπολογιστικών συστημάτων (πιο συγκεκριμένα της Φινλανδικής πλατφόρμας) στην υπάρχουσα ομάδα υπερυπολογιστών. Προκειμένου να είναι λειτουργική και αποτελεσματική η διάχυση των πληροφοριών μέσω του δικτύου DEISA, θα χρησιμοποιηθεί το σύστημα GPFS (Global Parallel File System) της ΙΒΜ.

Στο δεύτερο πληροφοριακό υπόστρωμα του DEISA, η ομάδα υπολογιστών IBM θα συνενώνεται με άλλες επιλεγμένες υπολογιστικές πλατφόρμες, προκειμένου να δημιουργηθεί ένας ετερογενής υπερυπολογιστής πλέγματος, που θα περιλαμβάνει ενδιάμεσες πλατφόρμες και ομάδες Linux. Η πρώτη πλατφόρμα που θα ενσωματωθεί στο πλέγμα θα είναι ο υπερυπολογιστής SGI ALTIX του ολλανδικού ερευνητικού κέντρου SARA, που περιέχει 416 επεξεργαστές Itanium.

Το ετερογενές πλέγμα του DEISA θα παρέχει σειρά υπηρεσιών προς την επιστημονική κοινότητα, όπως: διαχείριση ροής εργασιών που θα βασίζεται στο λογισμικό διασύνδεσης υποσυστημάτων (middleware) UNICORE, υψηλής απόδοσης διαχείριση πληροφοριών, εφαρμογές πλέγματος που θα λειτουργούν ταυτόχρονα σε διαφορετικές τεχνολογικές πλατφόρμες, κ.ά. Επιπλέον, θα παρέχει προς τους τελικούς χρήστες διαδικτυακές πύλες και διεπιφάνειες χρήσης, όπου δεν θα εμφανίζεται η πολύπλοκη υπολογιστική πλατφόρμα πάνω στην οποία έχει βασισθεί ο DEISA.

Η υποδομή του DEISA αξιοποιεί στο έπακρο το δικτυακό εύρος ζώνης που παρέχει το ευρωπαϊκό ερευνητικό δίκτυο GEANT και, στην παρούσα φάση, τα εθνικά ερευνητικά δίκτυα της Γερμανίας (DFN), Γαλλίας (RENATER), και Ιταλίας (GARR). Επίσης, βασίζει σε μεγάλο βαθμό την εξέλιξή του στην αναβάθμιση που σχεδιάζουν για τα πληροφοριακά τους συστήματα τα ερευνητικά κέντρα που συμμετέχουν ή θα συμμετάσχουν σε αυτό.

"Η ιδέα του έργου στηρίζεται στην ακαδημαϊκή υπόθεση ότι το δικτυακό εύρος ζώνης θα μετατραπεί έως το τέλος της δεκαετίας σε ένα καταναλωτικό αγαθό, όπως εξελίχθηκε η μεγάλη ισχύς των υπολογιστών στην αρχή της περασμένης δεκαετίας" υπογραμμίζει ο υπεύθυνος του έργου από το ερευνητικό κέντρο IDRIS, Καθηγητής Victor Alessandrini. "Είναι επιτακτική ανάγκη η δημιουργία ενός ενοποιημένου υπολογιστικού περιβάλλοντος, προκειμένου να μοιρασθούμε τους τεράστιους υπολογιστικούς πόρους που απαιτούνται για μεγάλη αποτελεσματικότητα και απόδοση".

Ο νέος υπερυπολογιστής έχει τη δυνατότητα οριζόντιας επέκτασης μέσω της προσθήκης νέων πληροφοριακών συστημάτων, με αποτέλεσμα να αυξάνονται συνεχώς οι δυνατότητές του. Πρόσφατα, υπογράφηκε συμφωνία για τη συμμετοχή στην κοινοπραξία του DEISA δύο γερμανικών ερευνητικών κέντρων (HLRS και LRZ) και του νέου ισπανικού υπερυπολογιστικού κέντρου BSC, που εδρεύει στη Βαρκελώνη. Στα σχέδια του έργου DEISA περιλαμβάνεται η ανάπτυξη συνεργασιών με άλλα Ευρωπαϊκά υπολογιστικά κέντρα και με σημαντικά έργα ερευνητικών υποδομών, όπως το EGEE που εποπτεύεται από το CERN , καθώς και με ανάλογες πρωτοβουλίες που πραγματοποιούνται εκτός Ευρώπης, όπως ο υπερυπολογιστής TeraGrid των ΗΠΑ.

Η κατασκευή του DEISA μέσω της συνένωσης ήδη υπαρχόντων πληροφοριακών συστημάτων αναμένεται να κοστίσει λιγότερα χρήματα από ό,τι θα κόστιζε η κατασκευή ενός νέου πληροφοριακού συστήματος με τις ίδιες δυνατότητες. Η συγκεκριμένη τακτική κρίθηκε αναγκαία από την ΕΕ καθώς υπολογίζεται ότι για να μείνει ανταγωνιστική η ευρωπαϊκή οικονομία απαιτούνται μεγάλες επενδύσεις ανά διετία, ρυθμός που είναι δύσκολο να ακολουθήσουν ακόμα και τα πλέον εύπορα κράτη του πλανήτη.

Ο συνδυασμός εθνικών πληροφοριακών υποδομών σε μια ενιαία τεχνολογική πλατφόρμα αναμένεται να αυξήσει δραματικά την ταχύτητα με την οποία εκτελούνται περίπλοκοι και δύσκολοι υπολογισμοί, γεγονός που θα επιτρέψει στους επιστήμονες να διεξάγουν έρευνες που μέχρι πρότινος έμοιαζαν ακατόρθωτες. Ο DEISA θεωρείται ότι μπορεί να υποστηρίξει ένα σημαντικό αριθμό ερευνητικών δραστηριοτήτων που πραγματοποιούνται ή θα πραγματοποιηθούν σε διάφορα επιστημονικά πεδία, όπως στις επιστήμες της κοσμολογίας, της αστροφυσικής, της φυσικής πλάσματος, της κβαντικής χημείας, των επιστημών υγείας, των υλικών, κ.ά.

Για παράδειγμα, η συμβολή της νέας υπολογιστικής πλατφόρμας στις έρευνες που θα διεξαχθούν στις επιστήμες υγείας θεωρείται ανεκτίμητη: προκειμένου να διερευνηθεί ο τρόπος με τον οποίο διπλώνεται μια πρωτεΐνη, απαιτείται τεράστια υπολογιστική ισχύς λόγω του μεγάλου αριθμού των πιθανών συνδυασμών που είναι δυνατόν να παρουσιάζονται. Τέτοιου είδους υπολογισμοί θεωρούνται ζωτικής σημασίας από τους επιστήμονες καθώς κρίνονται ως το μέσο που θα τους επιτρέψει να προσδιορίσουν τον τρόπο με τον οποίο οι πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν με άλλα μόρια.

Ο DEISA θεωρείται η απάντηση της Ευρώπης στο σύστημα TeraGrid που ήδη αναπτύσσεται στις ΗΠΑ. Το συγκεκριμένο πληροφοριακό σύστημα συγκεντρώνει, μέσω της χρήσης ευρυζωνικών δικτύων, την ισχύ πέντε υπερυπολογιστών που λειτουργούν στην ίδια τεχνολογική πλατφόρμα. Το ευρωπαϊκό υπολογιστικό σύστημα, σε αντίθεση με τον TeraGrid, ενοποιεί πληροφοριακά συστήματα που λειτουργούν στην ίδια ή και σε διαφορετικές τεχνολογικές πλατφόρμες. Ο νέος υπερυπολογιστής αναμένεται να είναι έτοιμος μέσα στο 2005. Μετά την ολοκλήρωσή του θα είναι το τέταρτο ταχύτερο υπολογιστικό σύστημα στον κόσμο, μετά τους Bluegene και Columbia των ΗΠΑ, και τον ιαπωνικό Earth Simulator.

www.ekt.gr, με πληροφορίες από DEISA

Επιμέλεια: Βασίλης Ντίνος