Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Diák 2 – 9 : Mi az a CERN? általánosságban CERN-ről Diák 10 – 19: Mi az az LHC? Az LHC és kihívásai az adat és a CPU nézőpontjából Diák 20 – 36: A Grid.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Diák 2 – 9 : Mi az a CERN? általánosságban CERN-ről Diák 10 – 19: Mi az az LHC? Az LHC és kihívásai az adat és a CPU nézőpontjából Diák 20 – 36: A Grid."— Előadás másolata:

1 Diák 2 – 9 : Mi az a CERN? általánosságban CERN-ről Diák 10 – 19: Mi az az LHC? Az LHC és kihívásai az adat és a CPU nézőpontjából Diák 20 – 36: A Grid A GRID általánosságban Diák 37 – 50: CERN grid projektek CERN-ben (EDG, DataTAG, LCG, Grace, Mammogrid, Openlab) Rövid video klipek: CERN 2 percben Az LHC szimuláció A Grid Áttekintés

2 CERN a világ legnagyobb részecskefizika központja A részecskefizika szól: - az elemi részecskékről, melyekből az Univerzum minden anyaga áll - elemi erőkről melyek az anyagot összetartják A részecskefizika: - speciális eszközöket igényel az új részecskék megalkotásához és tanulmányozásához Mi az a CERN? CERN-t képviseli: -~ 2500 személyzeti tudós (fizikusok, mérnökök, …) - Kb látogató tudós (a világ részecskefizikusainak fele) 500 egyetemről érkeznek, 80 nemzetet képviselve.

3 Mont Blanc, 4810 m Geneva belvárosa CERN Telephelye

4 Mi az a CERN? A részecskefizika speciális eszközei: GYORSÍTÓK, hatalmas gépek, melyek fel tudják gyorsítani a részecskéket nagyon magas energiaszintre, mielőtt a többi részecskével összeütköznének DETEKTOROK, masszív berendezések, melyek regisztrálják a kapott részecskéket a felgyorsított részecskeütközések esetén

5 A fizikusok egymásnak ütköztetik a részecskéket, hogy: - azonosíthassák komponenseiket - új részecskéket hozzanak létre - felfedjék a közöttük létrejövő interakciók természetét - létrehozzanak egy ahhoz hasonló környezetet, amilyen az Univerzumunk keletkezésekor létezett Miért? Hogy megválaszolhassunk alapvető kérdéseket, íme: Hogyan keletkezett, indult a Világegyetem? Mi az eredeti esszencia? Milyen az antianyag természete? Mi az a CERN?

6 CERN 2 perces videóban

7 A World Wide Web itt került kifejlesztésre, a világ fizikusai közötti információmegosztás javítására és gyorsítására! Mi az a CERN?

8 CERN sok fontos felfedezést tett, de a jelenlegi megértésünk a Világegyetemről még mindig hiányos! A Magas Energiájú ütközések kulcsfontosságuak a későbbi sűrűbb részecskék felfedezéséhez (E=mc 2 ) Az egyik részecske a teoretikusok jóslata szerint megfoghatatlan marad: ez a Higgs bozon Mi az a CERN?

9 Hogy megválaszoljuk a még mindig nyitva álló kérdéseket, CERN megépíti a Large Hadron Collider-t (LHC) Az LHC lesz a legerőteljesebb berendezés ami valaha épült az elemi részecskék tanulmányozására Ha a Higgs bozon létezik, az LHC valószínűleg meg fogja találni Mi az a CERN?

10 Az LHC protonsugarakat fog ütköztetni 14 TeV-os energiaszinten. A legfrissebb szuper-vezető technológiákat alkalmazva,kb – C-on fog működni, épphogy az abszolút nulla felett. A 27 km-es körméretével, ez a gyorsító lesz a legnagyobb szupervezető berendezés a világon. Mi az az LHC? Az LHC várható beüzemelése 2007 Négy kísérlet történik ‘katedrális méretű detektorokkal’: ALICE ATLAS CMS LHCb

11 Gyorsítók, detektorok, LHC…?

12 Egy részecskeütközés = egy esemény A fizikusok célja az előállított részecskék megszámlálása, nyomonkövetése és jellemzése, valamint a folyamat teljes rekonstruálása. A sávok között jelenlévő “speciális alakzatok” az érdekes interakciók megtörténtét jelzik. Az egyik útja a Higgs bozon megtalálásának: Olyan jellemző sérült mintázatok találása, melyek 4 müont adnak Az LHC Adatkihívása

13 Indulva ezzel az eseménnyel… Ezt a „jelet” keressük Szelektivás: 1 in Olyan, mintha egy embert keresnénk világpopulációk ezreiben! Vagy egyetlen tűt 20 millió szénakazalban! Az LHC Adatkihívása

14 LHC adat 40 millió ütközés másodpercenként Szűrés után, 100 érdekelt ütközés másodpercenként Egy Megabájtnyi digitalizált adat tartozik minden ütközéshez = 0.1 Gigabájt/sec-os adatfelvételi ráta ütközés kerül rögzítésre évente = 10 Petabájtnyi adat évente CMSLHCbATLASALICE 1 Megabyte (1MB) Egy digitális fotó 1 Gigabyte (1GB) = 1000MB Egy DVD film 1 Terabyte (1TB) = 1000GB A világ éves könyvvezetése 1 Petabyte (1PB) = 1000TB Az LHC kísérletek éves produktuma 1 Exabyte (1EB) = 1000 PB A világ éves információ többlete

15 LHC adat Az LHC adat kb. 20 millió CD-nek felel meg évente! Concorde (15 Km) Ballon (30 Km) CD halom 1 évnyi LHC adattal! (~ 20 Km) Mt. Blanc (4.8 Km) Hol fogják tárolni az összes kísérleti adatot?

16 LHC feldolgozás Szimuláció: az elmélettel és a detektor jellemzőinek felmérésével kezdődik, majd annak kiszámításával, hogy a detektornak mit kellene látnia Rekonstrukció: a detektor jeleit fizikai tulajdonságokká alakítjuk (energák, részecsketöltés,..) Analízis: Hasonló tulajdonságú ütközések megtalálása, komplex algoritmusok használata a fizika kiterjesztésére…

17 LHC feldolgozás Az LHC adatelemzés közelítőleg 100,000 mai leggyorsabb PC processzorral ekvivalens feldolgozóerőt igényel! Hol fognak találni ekkora teljesítményt a kísérletek számára?

18 Számítástechnika CERN-ben Magas-áteresztőképességű számítástechnika, a megbízható “commodity” technológián alapulva Több mint 1000 dupla processzorú PC Több mint 1 Petabyte adat lemezen és szalagokon Távolról sem elegendő!

19 Számítástechnikai háttér az LHC mögött Probléma: CERN egyedül csak egy részét tudja nyújtani a szükséges erőforrásoknak Megoldás: Számítástechnikai központok, melyek elkülönültek voltak a múltban, be kellene hogy kapcsolódjanak, egyesítve a világ részecskefizikusainak erőforrásait! Európa: 267 intézet 4603 felhasználó Egyéb helyeken: 208 intézet 1632 felhasználó

20 Számítástechnikai háttér az LHC számára: egy probléma? A Grid: egy lehetséges megoldás!

21 Mi az a Grid? A World Wide Web közvetlen hozzáférést biztosít olyan információhoz, mely gépek millióin került tárolásra különböző földrajzi helyeken A Grid viszont egy aktuálisan felbukkanó infrastruktúra, mely közvetlen hozzáférést biztosít a gépi feldolgozóerőhöz és az adattároló kapacitáshoz is, mely megosztva helyezkedik el a Földön.

22 A Grid megnevezés Ian Foster és Carl Kesselman nevéhez fűződik (Grid biblia “A Grid: Egy új számítástechnikai infrastruktúra tervrajza”). A Grid nevét az elektromos tápfeszültség hálózat analógiája miatt kapta: férjen hozzá a gépi erőforráshoz anélkül, hogy azon aggódna, honnan érkezik, mint egy kenyérpirító az elektromos áramhoz. Az eszme már jelen van egy ideje, különböző nevek alatt (szétosztott számítógépfelhasználás, metaszámítástechnika, …). Ezúttal a technológia olyan helyzetbe került, hogy megvalósíthassa ezt az álmot globális méretekben. Mi az a Grid?

23 A Grid egy előrehaladott szoftvertechnológiára támaszkodik, ez a middleware, mely biztosítja a közvetlen kommunikációt különböző számítógépek között, melyek a világ különböző pontjain vannak Hogyan fog működni? A Grid keresőmotorja nemcsak az adatot fogja megtalálni amire a tudósoknak szükségük van, hanem az adatfeldolgozó technikát és gépi erőt is, a kivitelezéshez Szétosztja a számítási feladatot bárhová a világban, ahol szabad kapacitás van, és küldi az eredményt a tudósnak

24 Hogyan fog működni? A GRID middleware: Megtalálja a megfelelő helyeket a tudós „munkájának” (számítási feladat) futtatásához Optimizálja a szétosztott erőforrások használatát Megszervezi a tudományos adatokhoz való hatékony hozzáférést Elvégzi a különböző telephelyek hitelesítését, ahol a tudósok dolgozni fognak Érintkezik a helyi hitelesítő és erőforrás-elosztó intézkedésekkel Futtatja a munkákat Megfigyeli a folyamatokat Helyreállítja a problémákat … és …. Értesíti Önt a munka elkészültéről, és átküldi az eredményt!

25 Mik a kihívások? Adatmegosztás megvalósítása tudósok ezrei között, többszörös érdeklődéssel A nagy számítógépközpontok összekapcsolása, nemcsak a PC-ket Biztosítani kell minden adat hozzáférhetőségét, mindenkor Gyors növekedés szükséges, a megbízhatóság évtizedekig való fenntartásával Kezelnie kell a különböző központok különböző menedzsment stratégiáit Az adatbiztonság nyújtása: több van mérlegen, mint a puszta pénz! Futnia kell 2007-re

26 Előnyök a Tudomány javára Hatékonyabb és közvetlenebb együttműködés a különböző közösségek között, mind a tudományosakat, mind a kereskedelmieket tekintve Nagy méretű alkalmazások futtatása gépek ezrein egyszerre, az alkalmazások széles skálájára érvényben Tiszta hozzáférés a szétosztott erőforrásokhoz az Ön asztali gépéről, vagy még a mobiltelefonjáról is Az “e-Science” kifejezés ezek kinyilvánítására született

27 Grid projektek a világban NASA Információs Teljesítmény Grid DOE Tudományos Grid NSF Nemzeti Virtuális Obszervatórium NSF GriPhyN DOE Részecskefizika adat Grid NSF TeraGrid DOE ASCI Grid DOE Földrajzi Rendszerek Grid DARPA CoABS Grid NEESGrid DOH BIRN NSF iVDGL UK e-Science Grid Netherlands – VLAM, PolderGrid Germany – UNICORE, Grid javaslat France – Grid alapítás jováhagyása Italy – INFN Grid Eire – Grid javaslatok Switzerland - Hálózat/Grid javaslat Hungary – DemoGrid, Grid javaslat Norway, Sweden - NorduGrid DataGrid (CERN,...) EuroGrid (Unicore) DataTag (CERN,…) Asztrofizikai Virtuális Obszervatórium GRIP (Globus/Unicore) GRIA (Ipari alkalmazások) GridLab (Cactus Toolkit) CrossGrid (Infrastrukturális Komponesek) EGSO (Szoláris Fizika)

28 Grid Tudományos Alkalmazások Orvostudományi/Egészségügyi (leképezés, diagnózis és kezelés ) Bioinformatika (az emberi génállomány és a genetikai betegségek tanulmányozása) Nanotechnológia (új anyagok tervezése molekuláris méretekből kindulva) Mérnöki tervezés (tervezés optimalizáció, szimuláció, kudarcanalízis és távoli eszközök irányítása) Természeti Erőforrások és Környezet (időjárás előrejelzés, Földkutatás, modellezés És komplex rendszerek prognózisa)

29 Orvostudományi/Egészségügyi Alkalmazások “A Grid lehetővé teszi a képanyagok nagy kollekcióinak használatát új, dinamikus módokon, az orvosi diagnózist beleértve.” “A 3D-s orvosi képanyagok használatának lehetősége lesz a kulcs a kórtani és sebészeti tervezések diagnózisaihoz” “A Grid engedélyezi a szabványosított, szétosztott mammográfia erőforrás használatát a diagnosztikus bizalom javításában” Quotes from: Digitális képarchívumok Együttműködő virtuális környezetek On-line klinikai konferenciák

30 Bioinformatika “Minden alkalommal, amikor egy génállományt besorolnak, az eredményt összehasonlítják egyéb génekkel, többféleképpen. Minden kód 3.5 billió pár vegyületből áll…” A genetikus információ komplex felszabaduló mintázatainak megfogása, egy embrió determinálása és kifejlesztése A genetikus interakciók megértése, melyek az életforma fejlődési folyamatainak alapját adják, a betegségekét és az evolúcióét.

31 Nanotechnológia “A Grid magában hordozza az adatok olyan mértékű tárolásának és elemzésének lehetőségét, amely támogatja az új anyagok teljes sorának olcsó és gyors szintézisét.” Quotes from: Új, jobb anyagok Hozzásegít a gyógyszerkutatáshoz, az agrárkemikáliákhoz, az élelmiszer előállításhoz, az új katalizátorok, fémek, polimerek, szerves és szervetlen anyagok gyorsabb, olcsóbb felfedezéséhez

32 Természeti Erőforrások/Környezet “ A heterogén adatbázisok föderációi kiterjeszthetők a Griden keresztül, olyan globális komplex kérdéskörök megoldása érdekében, mint amilyen a biodiverzitás. ” Quotes from: Földrengések előrejelzése és modellezése Éghajlati változások tanulmányozása és időjárás előrejelzés Légszennyezés kontrollálása Gazdaságszociológiai növekedés tervezés, pénzügyi modellezés, teljesítmény optimalizáció

33 A Grid előfutárai szabad PC feldolgozóerő megosztása a rádiójelek elemzéséhez Napster: adatmegosztás (zene) számítógépek között Entropia DCGrid: kereskedelmi megoldás a munkaállomások megosztására egy vállalaton belül A különség: CERN Gridje gépi erőforrásokat fog kombinálni nagy számítógépközpontokban, melyek kizárólagos felszerelést és kifinomult middleware-t igényelnek az erőforrások megfigyeléséhez és allokációjához

34 egy Grid őstípus >1 millió évnyi gépi feldolgozó időintervallum >3.5 millióan töltötték le a képernyőkímélőt >30 Teraflopos ráta (ASCI Fehér = 12 Teraflop)

35 Lerakta a háziipar alapjait És letett a valós ipart Entropia, United Devices, Popular Power... Nagy korlátozások: Csak a „zavarbaejtően párhuzamos” problémákra megfelelő A Ciklikus öblítés a jóhiszeműségre számít Hasznos melléktermék

36 Ki fogja használni a Grid-eket? Számítástechnikai tudósok & mérnökök: komplex struktúrák nagy méretű modellezése Kísérleti tudósok: nagy adatcsomagok tárolása és elemzése Kollaborációk: nagy méretű, több intézetet magába foglaló projektek Cégek: globális vállalatok és ipari parnterkapcsolatok Környezetvédők: klíma megfigyelés és modellezés Oktatás & Képzés: virtuális tantermek és laboratóriumok

37 CERN A Grid egy megoldás az LHC számítástechnika igényeire  CERN érintett sok Grid fejlesztési törekvésben világszerte

38 CERN CERN projektek: LHC Computing Grid (LCG) EC finanszírozott projektek CERN vezetésével: European DataGrid (EDG) + others Ipar által finanszírozott projektek: CERN openlab a DataGrid alkalmazásaihoz

39 LHC Computing Grid (LCG) Küldetés: Grid felvonultatási projekt, egy működő Grid telepítésének céljával az LHC kísérletek támogatására, a detektorokból jövő adatok gyűjtésében és elemzésében Stratégia: A részt vevő több tucat intézet több ezer számítógépének integrálása globális mértékben egy egységes gépi erőforrássá Arra a szoftverre épülve, mely előrehaladott grid technológia fejlesztési projekteken kerül kivitelezésre, Európában és az Egyesült Államokban

40 LHC Computing Grid (LCG) Részt vevők: Több mint 150 fizikus, számítástechnikai tudós és mérnök a partner kutatóintézetekből a világ minden tájáról Idővonal: 2002: kezdő projekt 2003: a szolgáltatás megkezdődik (Sept) : az LHC számítástechnikai környezetének előkészítése és felvonultatása 2006 – 2008: az LHC számítástechnikai kiszolgálás beszerzése, felépítése és működtetése

41 European DataGrid (EDG) Küldetés: A szükséges middleware kifejlesztése a Grid tesztágyon való futásához, Európa számítógépközpontjain Kulcs tulajdonságok: A legnagyobb szoftverfejlesztési projekt, amit az EU valaha is finanszírozott (9.8 millió euró) Három éves időszak a fejlesztésekre és a demókra ( ) Három alkalmazási terület: Atomfizika, Földkutatás és Genetikai feltárás

42 European DataGrid (EDG) Részt vevők: 21 partner, több mint 150 programozó kutató és tudományos intézetekből, és ipari vállalatokból egyaránt Állapot: Tesztágy hozzávetőlegesen 1000 CPU-val, 15 telephelyen A middleware számos javított verziója (a végleges változat ban jött ki) A szoftver számos komponense integrálásra került az LCG-be A szoftvert partner projektekben is felhasználták: DataTAG, CROSSGRID

43 EGEE: Enabling Grids for e-Science in Europe Küldetés: 24/7 Grid kiszolgálás kézbesítése az európai tudomány felé; a Grid midleware termelésre való újratervezése és megerősítése; “piaci” Grid megoldások különböző tudományos közösségeknek Az első nemzetközi multitudományos produkciós Grid lehetőség Kulcs tulajdonságok: 100 millió euró/4 év >400 szoftvermérnök + kiszolgáló személyzet 70 európai partner

44 Egy produkciós szolgáltató GRID-hez való hozzáférés megváltoztatja a tudomány előrehaladását, és sokminden történt még Európában Egy genetikus egy konferencián, megihletve attól amit hallott, képes lesz egy komplex biomolekuláris szimulációt indítani mobiltelefonjáról. Mérnökhalgatók csoportjai képesek lesznek a Grid használatával a legfrissebb 3D-s tervezőprogramokat futtatni laptpjaikon. Egy tudósokból álló nemzetközi hálózat képes lesz modellezni a Duna új áradását valós időben, az európai központok meteorológiai és geológiai adatait felhasználva. Az EGEE Jövőkép

45 Küldetés: Transzantlantikus Grid kommunikációs hálózati megoldások kifejlesztése. Állapot: Friss adatátviteli sebességrekord: 1 TeraBájtnyi adatot vitt át egy óra alatt SLAC és CERN között (egyenértékű 200 DVD filmmel vagy egy CD-vel 2.3 másodpercenként). DataTAG

46 GRACE Háttér: A mai keresőmotorok rendkívül központosítottak. Ahhoz hogy indexeljenek egy dokumentumot, le kell tölteniük, fel kell dolgozniuk és ellátni az indexszel – mindezt egy központi helyen. Küldetés: Egy decentralizált keresőmotor kifejlesztése, mely az információ dinamikus kategorizációját is nyújtja. Grid technológiát használva, és szemantikai eszközöket.

47 MammoGrid Háttér: A mammográfia segítségével felállított korai diagnózis javítja a prognózist, DE a begyűjtésnél a minőségirányítás, és a hatékony adatmenedzsment életbevágó. Küldetés: Egy bemutató nyújtása a járványtani használathoz, minőségirányítás és a számítógéppel támogatott érzékelési algoritmusok kiértékelése. Állapot: Egy olyan Grid-engedélyezett mammográfiai adatletét felépítése a kutatás és képzés kiszolgálása érdekében, mely elég nagy statisztikai mintákat tartalmaz.

48 CERN openlab a DataGrid alkalmazásainak Küldetés: Tesztágy az élenjáró Grid hardverek és szoftverek részére Ipari konzorcium a Grid-hez kapcsolódó közös érdeklődésnek örvendő technológiákért Kiképzőterep az új generáció mérnökeinek, hogy a Grid-ről tanulhassanak Partnerek: CERN ENTERASYS HP IBM INTEL

49 CERN openlab a DataGrid alkalmazásainak CERN nyílt klaszter: Egy ultramagas teljesítményű számítógépi klaszter felépítése A DataGrid-hez való kapcsolása és a teljesítmény tesztelése Az LHC számára hasznos jövőbeni technológiák lehetőségeinek kiértékelése Diák Program: diákcsoportok kézzelfogható tapasztalatokat szerezhetnek a legfrissebb Grid hardver és szoftvertechnológiákkal megnézhetik, hogyan fejleszti CERN partnereivel a Grid technológiát a különböző tudományos és ipari célokra külső laboratóriumlátogatások és speciális beszélgetések meghívások alapján

50 CERN The Grid Movie


Letölteni ppt "Diák 2 – 9 : Mi az a CERN? általánosságban CERN-ről Diák 10 – 19: Mi az az LHC? Az LHC és kihívásai az adat és a CPU nézőpontjából Diák 20 – 36: A Grid."

Hasonló előadás


Google Hirdetések