Проекты XXI века

Вторая международная конференция "Распределенные вычисления и грид-технологии в науке и образовании" проходила в ЛИТ ОИЯИ с 26 по 30 июня. Первая конференция, проведенная два года назад этой же лабораторией, стала первым форумом в России, собравшим около 100 специалистов по указанным проблемам. На вторую конференцию приехали уже около 200 участников из разных стран мира - Армении, Белоруссии, Болгарии, Германии, Индии, Польши, Румынии, США, Чехии, Швейцарии, Швеции, Узбекистана, Украины, ЦЕРН. Было представлено и много университетов и исследовательских центров России, среди которых Институт прикладной математики РАН, РНЦ "Курчатовский институт", ПИЯФ (Гатчина), НИИЯФ МГУ, ИФВЭ (Протвино), ИЯФ (Новосибирск), Институт системного анализа, Институт проблем информатики, Институт системного программирования, Институт проблем химической физики и другие. О тематике конференции, задачах, которые предстоит решить в нашей стране, чтобы войти в глобальную грид-структуру, рассказывают участники и организаторы конференции.

Председатель оргкомитета конференции директор ЛИТ В.В.Иванов: У первой конференции была цель собрать, объединить представителей российских центров и центров стран-участниц, работающих в области распределенных вычислений и грид-технологий. Эту цель первая конференция выполнила, и на ней как раз сделали правильный выбор - быть ей локальной или международной, задав тем самым правильный стартовый импульс. То, что этот старт был правильным, мы увидели сейчас, когда вторая конференция оказалась, даже несколько неожиданно для нас, такой масштабной.

- Да, докладов оказалось в полтора раза больше, чем мы ожидали, - продолжает ученый секретарь конференции Т.А.Стриж. - Тематика их очень широка. Не все доклады сделаны на английском языке, но все аннотации имеют англоязычную версию, а значит, мы сможем привлечь к сотрудничеству европейских специалистов, имеющих богатый опыт в этой области, а они узнают о наших разработках, имеющих во многих случаях фундаментальную научную основу.

В конференции традиционно участвуют все восемь научно-исследовательских центров - участников проекта RDIG (Russian Data Intensive Grid - Российский грид для интенсивных операций с данными). Конечно, и ОИЯИ среди них. Впервые в конференции участвуют представители Узбекистана - они осознали необходимость участвовать в международном сотрудничестве. В рамках конференции прошли четыре рабочих совещания по грантам ИНТАС, в которых специалисты ОИЯИ участвуют совместно с ЦЕРН, НИИЯФ МГУ, Новгородским университетом, "Курчатовским институтом" и ИФВЭ. Прошли два обучающих занятия по грид: по системе gLite и по NorduGrid.

В.В.Иванов: В Дубне, благодаря активности ОИЯИ, университета и администрации города, сложилась уникальная ситуация - проложена гигабитная магистраль, соединяющая Институт, университет и школы города. На ее базе уже третий год строится городской распределенный компьютер, об этой работе тоже представлен доклад на конференции, - структура, которая позволит проводить на более высоком уровне обучение как в школах, так и в университете; она будет полезна и для сотрудников ОИЯИ. Этот компьютер будет использоваться как часть российской грид-структуры. У нас есть хороший задел для этого.

Т.А.Стриж (ЛИТ ОИЯИ), Ю.Кноблах (ЦЕРН)
- Наше сотрудничество и участие в экспериментах на LHC в ЦЕРН - продолжает Т.А.Стриж, - требует таких ресурсов, которые не может предоставить ни одна организация самостоятельно, поэтому нужно использовать распределенные ресурсы. В конце 1990-х грид-технологии стали интенсивно использоваться в физике высоких энергий. Благодаря участию в европейских проектах EU DataGrid и EGEE (Enabling Grids for E-sciencЕ) ОИЯИ и российские центры получили опыт работы с новейшим программным обеспечением грид в рамках глобальных гридов. Российский грид для интенсивных операций с данными (RDIG) был образован как действующий сегмент глобальной EGEE грид-инфраструктуры. С 2003 года ОИЯИ и российские центры принимают участие в проекте LCG - LHC Computing Grid - создание глобальной инфраструктуры региональных центров для обработки, хранения и анализа данных экспериментов на LHC. Один из дней конференции был полностью отведен под доклады, связанные с проблематикой LCG.

Широко представлены на конференции работы, проводимые сильными командами ИПМ имени Келдыша РАН, НИИЯФ МГУ, ПИЯФ. С аннотациями докладов и самими презентациями можно ознакомиться на сайте конференции http://grid2006.jinr.ru.

Конечно, проведение такой конференции невозможно без финансовой поддержки дирекции ОИЯИ. Мы очень благодарны Российскому фонду фундаментальных исследований, проекту EGEE и нашему генеральному спонсору - компании Cisco Systems International и его представительству в России, оказавшему финансовую поддержку в проведении конференции.

В.В.Иванов: Вообще, складывается такое впечатление, что большие задачи, стоящие перед физическим сообществом ЦЕРН, привели к тому, что лидерство в грид-технологиях перешло из США в Европу. Вначале США были далеко впереди: они предложили концепцию грид, у них имелись скоростные каналы, и они территориально объединили распределенные ресурсы. Но в США сейчас нет таких больших задач, как в ЦЕРН, и это перенесло ускорение в развитии грид в Европу. И для России важно участвовать в этом процессе, поскольку развитие грид-инфраструктуры ведет за собой и развитие общества. Об этом говорил в своих "апрельских тезисах" по IT-технологиям и В.В.Путин, и в этом плане наш город и Институт занимают достойное место по многим параметрам.

- Надо сказать несколько слов об образовательной компоненте в программе нашей конференции, - заканчивает совместный рассказ Т.А.Стриж, - молодые специалисты в этой области сегодня востребованы, но специальных программ подготовки нет, их приходится создавать на ходу. На конференции своим опытом поделились сотрудники Московского государственного университета, Санкт-Петербургского университета, а в Дубненском университете есть опыт проведения специальных практикумов - об этом тоже сделан доклад, и другие вузы уже думают о подготовке специалистов.

В.В.Кореньков (ЛИТ ОИЯИ), Лес Робертсон (ЦЕРН), В.А.Ильин (НИИЯФ МГУ), Ю.Кноблах (ЦЕРН)
Л.Робертсон (ЦЕРН), руководитель проекта LCG (Грид для LHC): На конференции я рассказал, как экспериментальные данные, полученные в экспериментах LHC, могут быть проанализированы с помощью распределенных вычислений. Основная инфраструктура грид, которую мы создали и используем, - это EGEE (Enabling Grids for E-sciencE - "Развертывание гридов для е-науки"), которая в основном была разработана физиками, специализирующимися в области физики высоких энергий. Но почти с самого начала она распространилась и на другие области физики. Грид позволяет анализировать данные, поступающие от 120-130 научных центров одновременно. Основная проблема - распределить данные по всем сайтам, задействованным в структуре грид, и отслеживать их получение и анализ. Причем, делать это надо таким образом, чтобы физики, анализирующие данные на своих рабочих местах, даже и не замечали, откуда они пришли.

ОИЯИ стоял у истоков разработок российской грид-структуры и является нашим партнером. Такое же партнерское сотрудничество у нас возникло с другими университетами и научными центрами России.

Очень много выступлений на конференции посвящено вопросам развития и внедрения новых проектов грид, высказывается новый взгляд на проект EGEE, сделано много разработок, связанных с этим проектом, в который сегодня вовлечены уже 200 институтов и научных центров 39 стран.

Существует ли какое-то ограничение на количество центров, вовлеченных в грид-структуру?

Нет, проблемы масштаба не существует, но есть проблемы организации грид на национальных уровнях, то есть объединения университетов, институтов внутри одной страны. А имея локально организованную грид, каждая страна уже может войти в глобальную структуру. Перед Россией, как раз, стоит такая проблема - организация национальной грид-структуры. По этому вопросу на конференции выступал В.А.Ильин.

В.А.Ильин (НИИЯФ МГУ): RDIG - это проект создания грид-инфраструктуры в России, которая должна обслуживать науку в запросах на компьютинг, то есть - вычисление и обработку данных. RDIG - это федерация в международном проекте EGEE, в котором ведущую роль играет ЦЕРН, при том, что сейчас главной целью проектов RDIG и EGEE является расширение этой инфраструктуры с физики высоких энергий на все области науки. Наша задача сейчас - обеспечить участие России в экспериментах на LHC, и, одновременно, - привлечь в грид-структуру максимальное число участников из других областей науки.

- Да, - подключается к разговору М.Локайчек (Институт физики, Прага, Чехия), - вовлечь другие науки в грид - это сегодня основная задача, и этот процесс идет: подключаются химики, материаловеды...

- Плюс биомедицина, плюс другие области физики, - добавляет В.А.Ильин, - активно участвуют в гриде геофизические проекты. Появляются даже неожиданные для нас проекты из области финансов, археологии...

- Широкое поле для грида открывается в фармакологии - изучение свойств и моделирование новых фармпрепаратов, - рассказывает М.Локайчек. - Три месяца назад сделали большую задачу по птичьему гриппу. Грид для этого очень удобен - можно очень быстро оценить качество миллионов разных моделей, а для моделирования таких процессов нужны большие и высокопроизводительные вычислительные мощности.

- Еще одна новая прикладная область, - продолжает В.А.Ильин, - это грид в области управляемой термоядерной реакции, в рамках нового международного проекта ITER, в котором участвует также и Россия. Грид-система ITER будет использовать уже имеющиеся наработки, в частности, результаты проекта EGEE. Среди других инициатив в Европе есть проект DEISA - грид для суперкомпьютерных центров. Аналогичный проект появился и в России - РИСП. Российская инфраструктура для суперкомпьютерных приложений - интересная и важная задача будущего: пользователь посылает задачу, и без его участия решается вопрос, посылать ли ее на суперкомпьютер или в распределенную сеть. Во втором докладе Л.Робертсона рассказывалось о планах создании в Европе постоянной грид-инфраструктуры - не на основе каких-либо краткосрочных прикладных проектов, реализуемых в ЦЕРН или других организациях, а просто постоянно функционирующей структуры. В 2008 году планируется задействовать пилотный вариант такой постоянно действующей структуры.

М.Локайчек: Чехия тоже участвует в этой инициативе, ее рабочее название - EGI (Европейская грид-инфраструктура).

Насколько эффективна работа такой масштабной конференции?

В.А.Ильин: Если на первую конференцию собрались около 100 человек, во многих случаях слабо связанных с гридовскими проектами, то сейчас в конференции участвует почти 200 активно работающих в этих проектах специалистов из разных регионов. Только на такой конференции возможны непосредственный и быстрый контакт между участниками из разных центров и стран и установление новых контактов, именно здесь можно обсудить последние результаты.

М.Локайчек: Раньше думали, что можно все сделать через видеоконференцию. Но люди должны вместе поговорить, а пообщаться в неформальной обстановке можно только на таких конференциях.

Директор Института математических проблем биологии (Пущино) В.Д.Лахно: В 2004 году стартовал проект EGEE, который поставил задачу использовать вычислительные ресурсы как в Европе и России, так и в США и Японии. Идея распределенных вычислений - колоссальная идея. Ресурсов немало, а эффективность их использования - низкая. Мощные суперкомпьютеры плюс локальные сети, вплоть до личных компьютеров, объединить в одну сеть - эту задачу решает проект ЕGEE. Кто входит в грид, тот подключается к ресурсам всей системы, а это сейчас порядка 20 тысяч процессоров.

Это позволяет решать задачи, о которых раньше и помыслить было невозможно. Меня интересует биомедицинское направление, и здесь открываются большие перспективы - вплоть до составления медицинского паспорта каждого человека, по телемедицине, которая у нас развита пока слабо: все результаты любой диагностики могут храниться на компьютере и пересылаться любому специалисту для анализа и заключения в любой центр. Эта проблема особенно актуальна для отдаленных районов, глубинки России. Развивая грид, мы одновременно будем решать научные и социальные проблемы.

Становятся доступными очень сложные задачи. Например, мы занимаемся моделированием жизни - моделированием клетки, основных процессов, в ней происходящих. Эти процессы известны, но информация о них хранится в разных местах, а грид позволит ее объединить. Кстати, возникает аналогия с головным мозгом человека: телекоммуникации - это нейроны, узлы - разные мозговые центры. Переоценить такие возможности трудно. Европа пошла по этому пути, мы поняли, что это успех, что это связано с успешным развитием национальных проектов, и начали развивать у нас. Для решения этих задач в Федеральном агентстве по науке и инновациям сейчас организована рабочая группа, которую возглавил Е.П.Велихов. Никто за нас эти задачи не решит. Хорошо, что Европа прошла этот путь, теперь видно, сколько там подводных камней... Говорят, в стране сейчас нет такого суперпроекта, каким в свое время был атомный проект. Грид - это как раз такой проект!

В.В.Кореньков(ЛИТ ОИЯИ), В.В.Иванов (ЛИТ ОИЯИ), В.Линденштрут (Германия)
В последний день конференции некоторые предварительные итоги ее работы подвел заместитель директора ЛИТ В.В.Кореньков: Уже видны два возможных направления развития этой конференции: можно расширять ее географию, привлекать больше грид-специалистов из других стран, а можно активнее вовлекать российские центры и центры в странах СНГ, которые в этом процессе еще слабо участвуют. Ведь в реальности грид-технологии в России существуют в московском и санкт-петербургском регионах, а в глубинке - нет. Что-то пытаются делать в Самаре, Нижнем Новгороде, но обеспечить стабильную работу предоставления грид-ресурсов пока не могут. В результате обмена мнениями с участниками конференции становится ясно, что главенствующей для нас должна быть вторая тенденция, хотя при этом мы не отказываемся привлекать к диалогу ведущих специалистов из Европы и США. Мы хотим оптимизировать соотношение между международным аспектом и сферой приложения в России.

Во-вторых, на этой конференции мы постарались не вводить секции, но из-за того, что количество интересных докладов велико, работать в нынешнем режиме становится уже трудно. Возможно, в следующий раз нам все-таки придется часть докладов разделить по секциям, хотя тогда, и мы это понимаем, участники лишаются возможности услышать все, что им интересно. На этой конференции количество представленных докладов достигло верхнего предела, чуть больше - и нам не хватило бы и пяти дней работы. Но доклады очень интересные, поскольку в европейских странах и США активность в этой области велика, очень много работ представляли и российские участники, и наши коллеги из друних стран-участниц ОИЯИ - Армении, Белоруссии, Болгарии, Польши, Румынии, Словакии, Чехии, Узбекистана, Украины. По этим работам видно, что, даже при отсутствии реально работающей грид-структуры, в этих центрах и странах есть сильное стремление войти в эту новую мировую структуру.

Следует отметить большое количество интересных докладов по образованию - об опыте IT-образования и грид-образования в различных центрах России: Санкт-Петербурге, Москве, ОИЯИ совместно с Дубненским университетом. У нас накопился некий опыт проведения курсов обучения грид-технологиям в УНЦ ОИЯИ и Дубненском университете и опыт разных кратких курсов для пользователей и системных администраторов не только ОИЯИ, но специалистов из российских центров и стран-участниц ОИЯИ - Белоруссии, Болгарии, Украины. Мы уделяем очень большое внимание развитию грид-образования, надеемся, что к 1 сентября этого года будет создана хорошая грид-инфраструктура для учебного процесса. Возможно, в нее войдут не только ОИЯИ и университет "Дубна", но и МФТИ, МГУ, МИРЭА, что сделает эту структуру привлекательной для студентов разных вузов России. Она будет полезна для проведения курсов и обучения специалистов из разных институтов и центров, в том числе и стран-участниц Объединенного института.

И в заключение слова из письма заместителя директора НИВЦ МГУ, члена-корреспондента РАН В.В.Воеводина: "Прежде всего, хочу выразить огромную благодарность организаторам за прекрасно проведенную конференцию. Всегда очень важно понять, где находишься сам, оценить решения других, посмотреть на работу коллег, задуматься над смежными проблемами. Всего этого на конференции было в избытке, а вам же удалось создать отличные условия и атмосферу. Лично для меня конференция была исключительно полезна, спасибо!"

Ольга Тарантина
Перевод с английского Марины Аристарховой
Фото Юрия Туманова