Latvijas grid tīkls e-zinātnes attīstībai

 

Šābrīža modernākā un aktuālākā datortīklu lietojuma sistēma – grid datortīkli - veiksmīgi sākusi darbu Latvijā. Trīs klāsteri, kas izveidoti LU Matemātikas un Informātikas institūtā un RTU Elektronikas un Telekomunikāciju fakultātē, ir pievienoti Eiropas EGEE tīklam, sertificēti darbam tajā, un aktīvākie zinātnieki sāk izmantot plašos grid tīkla datoru resursus, kas ļauj paveikt apjomīgus aprēķinus arī tad, ja zinātniekam nav jaudīga datora.

 

Eiropas zinātnieki ir pārliecināti, ka turpmākā zinātnes attīstībā liela vai pat izšķiroša loma būs plašai datoru izmantošanai grid tīklos. Tieši tā ar datoriem varēs veikt jaunus atklājumus un rast svarīgus lietojumus daudzās fundamentālās zinātnes nozarēs, piemēram, augsto enerģiju fizikā, bioinformātikā, kvantu ķīmijā, astrofizikā, datorlingvistikā u. c. Plašu skaitļošanas tehnikas izmantošanu jauniem atklājumiem saīsināti dēvē par e-zinātni. Tās loma akcentēta ES 6. ietvara programmā, un tās attīstības nodrošināšana formulēta kā prioritārs uzdevums.

Acīmredzams, ka e-zinātnes attīstība prasa daudzu zinātņu speciālistu ciešu sadarbību kopēja mērķa sasniegšanai, kas ne vienmēr ir viegli panākams, jo ieinteresētu zinātnieku vai pat speciālistu vajadzīgajās zinātnes nozarēs vienkārši var nebūt. Arī Latvijā tā nebūs vienkārša, jo te zinātne attīstījusies nevienmērīgi, un speciālistu koncentrācija kādam pētījumam pašlaik prasa ne mazums pūļu.

Latvijā tiek attīstīta arī e-infrastruktūra, kas nodrošina zinātniekus ar modernām telekomunikāciju iekārtām un dod iespēju izmantot mūsdienīgas pētījumu metodes. Pats svarīgākais e-infrastruktūras komponents ir Eiropas Akadēmiskais datortīkls GEANT, kuram pieslēgti visi nozīmīgākie Latvijas zinātnes centri. Tā tālāko attīstību optisko savienojumu veidošanā starp zinātniekiem pētī 6. ietvara programmas projekts Porta Optica Study, kurā no Latvijas piedalās LU MII.

Otra svarīga e-infrastruktūras sastāvdaļa ir grid tīkls, ko veido uz GEANT bāzes. Visvairāk darba un līdzekļu tiek ieguldīts tīklā EGEE (European Grid for E-science), kas sākumā bija Eiropas kodolpētījumu centra CERN projekts. Pašlaik EGEE veidotais tīkls ir izvērties par Eiropas centrālo grid tīklu, kuram ir paredzēts pilnībā pieslēgt arī pašlaik veidojamo Baltijas grid tīklu, kas norit Eiropas 6. ietvara programmas projekta BalticGrid programmā. Arī šī projekta iniciators bija CERN centrs, kurš piedalās tā izpildē. Galvenais darba smagums, protams, gulstas uz Baltijas valstu datorspeciālistu pleciem. Paredzams, ka pēc dažiem gadiem Eiropas kopējais grid tīkls pilnībā savienosies ar citiem tīkliem vienā globālajā tīklā.

Cieša Baltijas valstu datortīklu speciālistu sadarbība (no Latvijas projektā piedalās LU MII un RTU ETF) ir radījusi iespējas Baltijas valstīm apmainīties ar datorresursiem un pieslēgties arī citu valstu datoriem. Ir izstrādāti sadarbības principi un juridiskie pamati, izveidota drošības un lietotāju sertifikācijas sistēma, apgūti starpprogrammatūras izmantošanas principi, sākts lietotāju konsultāciju un informēšanas dienesta darbs.

Grid attīstībai ir svarīga arī speciālistu kvalifikācijas augsme un grid tīkla veidošanās katrā valstī. Tāpēc nav brīnums, ka Latvijas Izglītības un Zinātnes ministrija atbalstīja LU MII pieteikto tēmu ar ERAF līdzfinansējumu GRID aprēķinu vide: teorija, metodes, pielietojumi (vadītājs  prof. Dr. dat. G. Bārzdiņš). Viens no projekta pamatuzdevumiem ir risināt teorētiskās un praktiskās problēmas, kas rodas, apvienojot dažādu platformu grid klāsterus vienotā tīklā. Tas prasa dziļu grid tīklu pamatprincipu un konstruēšanas īpatnību izpratni, kā arī spēju tos veidot tā, lai būtu gan optimāla aprēķinu veikšanas, gan datu pārraides veiktspēja.

Šo uzdevumu veikšanai izšķiroša ir grid tīklu starpprogrammatūras rīki. Lai gan arī to konstruēšanā ir iesaistīti daudzi kvalificēti speciālisti, tomēr tie neapmierina lielās lietotāju saimes prasības ātruma, ērtuma un drošības ziņā, tāpēc ir vēl daudz darāmā praktiskajā realizācijā. Turklāt EGEE tīklā izmanto gLite programmatūru, kas izstrādāta tieši šim projektam, bet, piemēram, Ziemeļvalstu tīkls NorduGrid izmanto atšķirīgo ARC starpprogrammatūru. Tā kā Latvijas grid tīklam ir jādarbojas abos tīklos, ir jāizstrādā metodes, lai lietotājs nespētu atšķirt, kurā tīklā tas strādā.

Tīklu veidotājiem būtiska ir lietotāju vajadzību izpratne, bet gandrīz katram ir atšķirīga izpratne par grid izmantošanas mērķiem un veidiem. Kopējais visiem lietotājiem ir tas, ka aprēķinus, kas prasa lielus datorresursus un īpaši intensīvu lielu datu masīvu apmaiņu, var daudz labāk paveikt, ja datortīklu speciālisti ir izstrādājuši atiecīgus risinājumus.

Projekta gaitā tiks izveidots ne tikai portāls grid lietotājiem, bet arī grid lietotāju apkalpošanas centrs, kas varēs konsultēt visus lietotājus. Te varēs uzzināt par pieslēgšanos grid tīklam, par jaunākiem starpprogrammatūras un lietojumprogrammu risinājumiem, par grid tīkla tehnisko iespēju progresu u. c.

Lai gan pašlaik grid tīklu visplašāk lieto zinātniskos pētījumos, tomēr Eiropas zinātnes infrastruktūras veidotāji uzskata, ka šīs jaunās iespējas radīs interesi un tiks plaši izmantotas arī mērķiem, kas nav cieši saistīti ar zinātniskiem pētījumiem, to skaitā arī gluži komerciālos nolūkos. Protams, Latvijā, tāpat kā citur pasaulē, grid lietošana jāuzsāk akadēmiskās organizācijās, tāpēc viens no projekta mērķiem ir popularizēt grid tīklu un tā attīstības iespējas Latvijā.

Jānis ĶIKUTS

Bruno MARTUZĀNS