Anotace příspěvků

semináře Vysokorychlostní sítě pro vědu a výzkum:

Vysokorychlostní sítě pro vědu a výzkum
Ing. Jan Gruntorád, CSc. – CESNET, z.s.p.o.

Sdružení CESNET buduje a rozvíjí vysokorychlostní počítačovou síť CESNET2 určenou pro vědu, výzkum, vývoj a vzdělávání a provádí výzkumnou a vývojovou činnost v oblasti počítačových sítí a informačních a komunikačních technologií.

Sdružení CESNET je zapojeno v mnoha mezinárodních aktivitách, nejvýznamnější z nich je projekt GÉANT2, jehož základním cílem je vybudování panevropské vědeckovýzkumné sítě nové generace.

Zpřístupnění vzácných knihovních sbírek v síti Internet
Mgr. Adolf Knoll – Národní knihovna ČR

Národní knihovna ČR se věnuje digitalizaci historických a vzácných fondů od roku 1992. V poslední době navazuje celou řadu zajímavých forem spolupráce se svými digitálními knihovnami Manuscriptorium a Kramerius. To vyžaduje dobrou standardizaci v řadě aspektů uložení a zpřístupnění plných digitálních dokumentů. Především Manuscriptorium má šanci stát se nadnárodním integrátorem v oblasti zpřístupnění rukopisů a starých tisků. Přednáška popisuje dosavadní výsledky i výhledy dalšího vývoje v této oblasti.

Počítačová podpora 3D medicíny – virtuální pracoviště
Ing. Přemysl Kršek, Ph.D. – Vysoké učení technické v Brně

Tvorba 3D modelů lidských tkání na základě CT/MR dat a jejich aplikace v klinické praxi je světový trend označovaný jako „Tailor surgery“. Jde o silně interdisciplinární záležitost, která se neobejde bez těsné spolupráce techniků a lékařů. Standardní možností je vytvoření jednoho specializovaného pracoviště, které personálně zabezpečuje celou problematiku a zároveň má k dispozici veškeré technické vybavení. Zřízení a efektivní provozování takového pracoviště je však velmi náročné. Další možností, jak tuto „těsnou“ spolupráci zajistit je tvorba „Virtuálních technicko-lékařských pracovišť“. Pro integraci odborníků a speciálního technického vybavení z různých akademických a klinických pracovišť jsou zde nasazeny moderní informační technologie. Odborníci mohou na svých kmenových pracovištích nezávisle připravovat CT/MR data, segmentovat tkáně, generovat jejich 3D modely, připravovat aplikace atd. Zároveň mohou prostřednictvím síťového interaktivního spojení (kolaborativního systému) tato data sdílet, prohlížet, konzultovat a ověřovat atd. Výsledek informačně odpovídá standardnímu řešení jednoho pracoviště. Fungování je však mnohem pružnější a efektivnější. Není problém virtuální pracoviště plynule rozšiřovat nebo redukovat teoreticky bez omezení v rámci celé ČR.

Gridy v České republice
doc. RNDr. Luděk Matyska, CSc. – Fakulta informatiky, Masarykova univerzita v Brně

Vysokorychlostní sítě otevřely prostor spojování počítačů a dalších zařízení do kvalitativně vyšších celků – Gridů. Tato distribuovaná výpočetní a datová prostředí pak poskytují základní infrastrukturu pro nejrůznější formy spolupráce, primárně pro akademické, ale v rostoucí míře i komerční prostředí. Sdružení CESNET jednak buduje národní gridové prostředí – METACentrum – jednak reprezentuje Českou republiku ve vývoji a výstavbě pan-Evropského gridu v rámci projektu EU EGEE (Enabling Grids for E-sciencE).

Hlavním cílem přednášky bude, kromě základních informací o Gridech a jejich struktuře, diskuse možností využití Gridů v ČR na národní a mezinárodní úrovni. V přednášce budou ukázány různé typy Gridů, diskutována složitost jejich ustavení i to, pro které třídy aplikací jsou vhodné. Budou rovněž prezentovány možnosti zřízení Virtuálních organizací v rámci EGEE, možnosti a podmínky využití tohoto prostředí zejména pro mezinárodní spolupráci. Posluchači získají základní informace o různých aplikacích, které jsou v gridovém prostředí již úspěšně provozovány a také o tom, jak může vypadat spolupráce s CESNETem při využití potenciálu, který Gridy nabízí.

Virtuální prostředí pro spolupráci
RNDr. Eva Hladká, Ph.D. – Fakulta informatiky, Masarykova univerzita v Brně

Rozvoj technických prostředku v jedné oblasti často přináší výzvy pro řadu oblastí tyto prostředky využívajících. V prostředí pro spolupráci je koncovým uživatelem člověk a přístroje digitalizující náhradu jeho sluchu a zraku vytvářejí data, která je třeba zpracovat, přenášet sítí a zobrazovat. Maximální datové toky se pohybují řádově v jednotkách Gb/s a současná úroveň poznání v oblasti odpovídá datovým tokům o řád až dva nižším.

Problematika zachycení dat, jejich násobný přenos sítí a minimalizace zpoždění na velkých vzdálenostech, zobrazení dat na přijímajícím uzlu tak, aby byla zachována akceptovatelná kvalita služby podněcují výzkum a vývoj v disciplinách přenosu na optických sítích, funkčně překryvových sítích, kódování, kodeků, zobrazovacích nástrojů. Seznámení se s  výzkumem a vývojem prostředků pro vzdálenou spolupráci probíhající v rámci VZ Optická síť národního výzkumu a její nové aplikace, výsledky a příklady úspěšného nasazení jsou cílem této přednášky.

Moderní nástroje pro podporu výuky
doc. Ing. Boris Šimák, Ing. Jiří Vodrážka, Ph.D., Ing. Marek Nevosad – ČVUT v Praze

Příspěvek se zabývá současným stavem využití moderních metod a nástrojů při výuce technických oborů na vysoké škole s ohledem na možný další rozvoj v blízké budoucnosti. Pohled je realizován z hlediska dostupných LMS a LCMS, jejich implementaci do prostředí a to nejen z technického pohledu, ale z pohledu řízení školy jako celku. Klade si otázku, zda jít cestou centrálního přístupu k řízení procesu výuky nebo ponechat velký stupeň volnosti na jednotlivých útvarech školy a rovněž možnostmi pro podporu specializované výuky. Stručně představí některé aktivity na ČVUT FEL v oblasti vzdělávání.

Molekulární systémová biologie – molekulární simulace biologických systémů
RNDr. Rüdiger Ettrich, Ph.D. – Ústav systémové biologie a ekologie AV ČR, Ústav fyzikální biologie JU ČB

Molekulární simulace se stala vyhledávaným nástrojem modelování fyzikálních vlastností složitých biologických systémů. Zatímco před deseti lety dokázaly simulace stěží dosáhnout nanosekundové časové škály, zvýšení výkonu procesorů tyto hranice posunulo k hodnotám o dva řády menším. Je ale zajímavé, že pokrok simulačních metod se váže jen zčásti na velký nárůst výpočetního výkonu v posledních padesáti letech. Nemalý význam měly i nové výpočetní postupy, které posunuly molekulární simulace v molekulární systémové biologii směrem k delším časovým a rozměrovým škálám.

Použití informačních technologií v biochemickém výzkumu
doc. Mgr. Jiří Damborský, Dr. – Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita v Brně

Pro postgenomickou éru je typické obrovské množství dat, které je nutné kontinuálně zpracovávat, ukládat a zpřístupňovat vědecké komunitě. Genomické databáze EMBL (Evropa), GenBank (USA) a DDBJ (Japonsko) obsahují již 100 000 000 000 basí nukleotidových sekvencí a denně se synchronizují tak, aby byl jejich obsah identický. Strukturní databáze Protein Data Bank obsahuje 32 520 struktur proteinů. „Typický“ protein je tvořen několika tisíci atomy. Primitivní bakteriální buňka obsahuje okolo 5000 proteinů a jejich produkce je dynamická – ovlivněna stadiem vývoje buňky nebo okolním prostředním. Těchto několik příkladů charakterizuje problémy dnešního biochemického výzkumu, které by nebyly řešitelné bez informačních technologií (IT). IT umožňují efektivní přístup a analýzu dat uložených ve veřejných biologických databázích, ale i studium dynamického chování biologických systémů v čase. Další výzvou pro IT je mezinárodní charakter moderního výzkumu, vyžadující součinnost a komunikaci vědeckých teamů lokalizovaných v různých částech světa. V přednášce bude na praktických příkladech demonstrováno použití IT při řešení mezinárodních projektů zaměřených na studium funkce enzymů a vývoj biotechnologií pro likvidaci toxických látek a přípravu léčiv.

Zpracování dat v částicové fyzice
RNDr. Jiří Chudoba, Ph.D. – Fyzikální ústav AV ČR

Již současné experimenty na velkých urychlovačích částic vyžadují velkou výpočetní i přenosovou kapacitu pro zpracování dat. Po spuštění urychlovače LHC v CERN v Ženevě dále skokově vzrostou nároky na zpracování dat z vybudovaných detektorů a jejich simulací. Přijatým řešením je distriubované zpracování dat v datových centrech propojených pomocí gridového middleware. V České republice jsme vybudovali Regionální výpočetní centrum pro fyziku částic v prostorách Fyzikálního ústavu Akademie věd, kde postupně instalujeme potřebný výpočetní výkon a úložný prostor. Tuto výpočetní farmu s kapacitou přibližně 200 procesorů jsme spolu s částí farmy Skurut z METACentra CESNETu zapojili do LCG (LHC Computing Grid), který zajišťuje middleware pro budoucí LHC experimenty. Další vývoj a provoz middleware je zajišťován pomocí projektu EGEE (Enabling Grids for E-sciencE), který umožňuje přístup ke gridové technologii i jiným vědním oborům a upravuje existující implementaci podle nových požadavků.

Během vystoupení ukážeme využití dostupných výpočetních zdrojů pro simulace a zpracování dat ze současného experimentu D0, který nabírá data na urychlovači TEVATRON v USA. Dále předvedeme výsledky z masivních testů exitující implementace middleware (LCG) pomocí simulací detektoru ATLAS a přehled dalších testů plánovaných až do doby spuštění urychlovače.

Čím je vysokorychlostní síť pro vědu, výzkum, vývoj a vzdělávání?
Ing. Tomáš Košňar – CESNET, z.s.p.o.

Svým způsobem je to technologická platforma pro přímou a cílenou podporu vědecké, výzkumné, vývojové a vzdělávací činnosti a zároveň předmět výzkumu a vývoje sám o sobě. Je to organismus, který se neustále vyvíjí a formuje. Akcelerátory tohoto procesu jsou na jedné straně nové poznatky z oborů přímo s problematikou sítí souvisejících a na straně druhé aktuální potřeby i formulované vize vědeckých a výzkumných týmů, které se o toto prostředí opírají i těch, kteří cítí, že by toto prostředí mohlo být v nějaké podobě přínosem pro jejich primární činnost.

Aby byl proces vývoje tohoto komunikačního a informačního prostředí co nejefektivnější, je nutno neustále komunikovat a diskutovat reálné i potenciální možnosti a potřeby, neboť ve své podstatě se jedná o vztah založený především na spolupráci a nikoli na pouhé dodávce a odběru služeb.

Sdružení CESNET buduje a rozvíjí vysokorychlostní síť národního výzkumu, vývoje a vzdělávání – CESNET2. Cílem kulatého stolu je vytvořit prostor pro diskuzi nad podněty a dotazy účastníků týkající se jejich specifických potřeb, možností výzkumné spolupráce se sdružením CESNET i představ jaké by mohly být významné směry vývoje této oblasti v ČR i ve světě.