Fysikere bak supernettverk

CERN oppfant web-teknologien. Nå utvikler partikkelfysikerne et enda mer moderne nettverk for å få Big Bang-eksperimentet i havn.

NETTVERKSPROFESSOREN: - Grid vil automatisk sende analysen der det er ledig maskinkapasitet, forteller professor Farid Ould-Saada ved Fysisk institutt. Foto: Yngve Vogt

På slutten av åttitallet oppfant CERN WorldWideWeb-teknologien for at partikkelfysikere skulle kunne kommunisere med hverandre uansett hvor i verden de befant seg.

Da fysikerne for ti år siden startet planleggingen av det nye Big Bang-eksperimentet på CERN, måtte de finne et system som kunne håndtere og analysere enorme mengder med data. De har derfor utviklet et enda mer slag-kraftig nett.

Det nye nettet kalles for Grid og gjør det mulig for forskerne å analysere dataene sine på en hvilken som helst ledig maskin på nettet, uten at de behøver å tenke på hvor dataene befinner seg og hvilken maskin de kjører på.

– Web er fri fordeling av informasjon. Grid er fri fordeling av ressurser. Under eksperimentet setter Grid sammen 10 000 datamaskiner på forskningsinstitusjoner over hele verden. Grid vil da automatisk sende analysen der det er ledig maskinkapasitet. Uten Grid har vi ingen muligheter til å finne sorte hull, supersymmetri og ekstra dimensjoner i verdensrommet, forteller professor Farid Ould-Saada i Gruppen for eksperimentell partikkelfysikk på Fysisk institutt ved Universitetet i Oslo.

Partikkelfysikerne er ikke de eneste som bruker Grid-nettverket. Også medisinere, astronomer, bioinformatikere og meteorologer, som må forholde seg til mye data og tallknusing, har glede av det nye nettverket.

Tallmitraljøsen

Når eksperimentene med partikkelkollisjoner starter på CERN, skal det spys ut millioner med tall i sekundet. Partiklene kolliderer i detektorer. Detektorene kan sammenlignes med digitale kameraer. De har 80 millioner piksler og tar 40 millioner eksponeringer i sekundet.

Et datasystem analyserer om kollisjonene er interessante. De aller fleste dataene blir kastet. Bare en brøkdel blir lagret. Likevel er det snakk om enorme datamengder.

I løpet av ett år trenger partikkelfysikerne så mye som 6000 terabyte lagringsplass. Det tilsvarer en tjue kilometer høy stabel med cd-er. Det er så mye at dataene må distribueres til samarbeidsuniversitetene over hele verden.

– På grunn av varmeutviklingen er det umulig å bygge all regnekapasiteten på samme sted. Vi prøver derfor å styre dataene dit de skal analyseres. Grid-nettverket gjør det mulig å gjøre enormt store beregninger meget raskt, konstanterer teknisk rådgiver Sverre Jarp på CERN.

Standardprogramvare

Fysikerne på CERN må i dag forholde seg til tre forskjellige Grid-nettverk; ett i USA, ett i Europa og ett som kalles for Nordugrid . Nordugrid startet for seks år siden som et samarbeid mellom nordiske universiteter. Nå er seksti forskningsinstitusjoner med, ikke bare fra Norden, men også fra en rekke andre europeiske land, USA, Russland og Australia.
Uheldigvis snakker de tre nettverkene ikke skikkelig sammen. De har alle forskjellig mellomvare. Mellomvare er programvaren som “limer” sammen en datamaskin med alle de andre datamaskinene i Grid-nettverket.

Mens det europeiske Grid-nettverket er bygd opp slik at alle maskinene i nettverket må være like og ha det samme operativsystemet, fungerer Nordugrid uansett maskin og operativsystem.

Svakheten ved de tre nettverkene er at det kreves en del datakyndighet for å kunne bruke dem. Nå ønsker forskere å gjøre Grid til allemannseie ved å innføre en felles standard for mellomvaren.

Professor Farid Ould-Saada er lederen for Nordugrid. Nå har han fått ansvaret for å lede utviklingen av den felles standarden. Det EU-finansierte prosjektet, kalt KnowArc , startet sommeren 2006 og avsluttes tidligst høsten 2009. Foruten sju forskere ved Fysisk institutt, har han fått med seg ti andre forskningsinstitusjoner i Europa. Mange av dem har ingenting med partikkelfysikk å gjøre. Her har forskere i så forskjellige områder som medisin og bioinformatikk, nettverksleverandører og bilindustrien den samme interessen av å lage et velfungerende nett.

– Grid skal bli like enkelt å bruke som web. Brukeren behøver ikke å tenke på at mellomvaren fins. Grid blir derfor en revolusjon som skal kunne brukes av alle. Systemet skal kunne finne frem til data, ressurser og programvare som løser tingene for deg, uten at du må forstå programvaren. De siste årene er det laget mange slike nettverk i et utall forskjellige varianter. Men ingen løsning passer for alle. Før nå, fastslår Farid Ould-Saada ved Fysisk institutt.

Tviler

Professor Frank Eliassen ved Institutt for informatikk og Simulasenteret tviler på at partikkelfysikerne kan utvikle et Grid-nettverk som fungerer for allmennheten.

– Det kan hende partikkelfysikerne klarer å lage et brukervennlig system som er tilpasset deres type applikasjoner. Skal de lage et Grid-nettverk for allmennheten, er det et prisverdig, men meget ambisiøst mål. Et slikt system må stadig tilpasses omgivelsene og behovet til brukerne. Det handler også om muligheten til å sette krav til kvaliteten på beregningene og at Grid-nettverket ikke skal bruke mer ressurser enn nødvendig, sier Frank Eliassen.

Visjonen hans er den samme som til Farid Ould-Saada. Regnekraft skal bli en tjeneste i seg selv.

– Grid skal bli like enkelt å bruke som å sette stikkontakten i støpselet. Slik man bruker strøm i dag, skal man også kunne bruke beregningskraft og andre programvaretjenester til visse oppgaver. Et eksempel er multimedia og ip-tv hjemme. For at bildene skal bli bedre, må de tilpasses terminal, storskjerm eller mobile enheter.

– Da er brukeren ofte avhengig av større regneressurser enn han selv har i stuen sin.

Frank Eliassen kan allerede vise til konkrete resultater og har demonstrasjonssoftwaren klar. Han tror likevel det tar lang tid før Grid blir allemannseie.

– Innen ti års tid kan man ha kommet et steg på veien. “Grid for alle” er et komplekst problem som krever betydelig innsats. Utviklingen vil derfor skje gradvis, påpeker informatikkprofessoren.

Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Informasjons- og kommunikasjonsvitenskap, Distribuerte systemer, Fysikk, Kjerne- og elementærpartikkelfysikk Av Yngve Vogt
Publisert 1. feb. 2012 11:52
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere