O Programa de Integração da Capacidade Computacional da UNESP (GridUNESP), formulado e coordenado pelo nosso grupo, foi submetido pela universidade na Chamada Pública MCT/Finep/CT-Infra Proinfra – 01/2005. Este foi o único sub-projeto aprovado pela UNESP tendo recebido a maior verba (R$ 4.415.477,00) dentre os mais de 150 projetos submetidos em todo o Brasil.
Este é um exemplo dos benefícios secundários gerados pelo nosso Projeto Temático. A experiência adquirida com a implementação da infra-estrutura de Grid no SPRACE será agora compartilhada com toda a universidade com a implantação do primeiro Grid universitário da América Latina. Projetos semelhantes foram desenvolvidos por algumas universidades americanas nos últimos 2 anos, como por exemplo, em Harvard (CrimsonGrid), Wiscosin (GLOW), Texas (UTGrid) e Michigan (MGrid).
O GridUNESP visa atender à demanda de docentes, pesquisadores e grupos de pesquisa cujos projetos científicos requeiram grande capacidade de processamento e armazenamento de dados. Este programa deverá implantar centros de processamento locais, interligando-os através da arquitetura Grid. Essa estrutura de computação distribuída possibilitará também a agregação dos recursos já existentes, racionalizando sua utilização e aumentando a potencialidade do parque computacional da UNESP.
A arquitetura Grid de processamento distribuído tem se estabelecido como o novo paradigma em computação de alto desempenho. Essa abordagem vem sendo utilizada por áreas de pesquisa que requerem o processamento e armazenamento de grande quantidade de dados tais como física de altas energias, seqüenciamento genético, previsão de tempo, prospecção de petróleo, modelagem molecular e celular, reconstrução de imagens médicas etc.
A UNESP, com sua estrutura multicampi, possui o perfil de uma instituição que pode se beneficiar muito com a implantação de infra-estrutura de computação em Grid. Uma rede interligando os principais centros de processamento de dados da universidade possibilitará a distribuição eqüitativa desses recursos geograficamente dispersos, permitindo o acesso de todos a uma infra-estrutura computacional que de outra forma seria inviável ou extremamente dispendiosa. Além de sua importância para o desenvolvimento científico e tecnológico da UNESP, esta iniciativa permitirá que a universidade acompanhe os avanços mais modernos em tecnologia da informação capacitando profissionais nesta área.
A formulação do plano estratégico do presente projeto envolveu diversas etapas. O “Programa de Integração da Capacidade Computacional da UNESP (GridUNESP)” foi lançado pela Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa com o objetivo de identificar projetos científicos na universidade que requeiram grande capacidade de processamento e armazenamento de dados. No edital foi estabelecido o objetivo do programa e apresentada a estrutura geral do GridUNESP. Após a análise criteriosa dos projetos apresentados foram selecionados 15 deles, pertencentes a diferentes unidades do Estado de São Paulo, que satisfazem às características descritas no edital. São eles:
• Definição de Regiões Genômicas Críticas Envolvidas na Progressão, Resposta a Tratamento e Metástase em Tumores Humanos;
• Dinâmica de Vórtices em Supercondutores de Alta Temperatura Crítica do Tipo II; • Estudo Mecânico Quântico de Processos Não Radiativos em Moléculas de
Interesse Biológico;
• Estudo Numérico de Sistemas de Elétrons Fortemente Correlacionados em Baixa Dimensionalidade;
• Genoma Estrutural-Rede de Biologia Molecular Estrutural;
• Implementação Otimizada de Algoritmos Estocásticos para Alinhamento Múltiplo de Seqüências em Clusters de Arquitetura Beowulf;
• Simulações Numéricas de Larga Escala em Física; • Física de Altas Energias e HEP Grid;
• UNESP-Gridgene;
• Modelagem das Propriedades Elétricas de Cerâmicas Semicondutoras; • Aspectos Termodinâmicos no Processo de Enovelamento de Proteínas;
• Modelagem Tridimensional de Dados Geológicos, Fisiográficos, Hidrográficos e Geo-ambientais;
• Caracterização Teórica das Propriedades Elétricas e Catalizadoras de Óxidos • Métodos Analíticos e Numéricos em Engenharia Mecânica;
• Análise de Fluxo de Dados: Um Modelo para a Detecção de Ataques em Grids Computacionais e Redes de Alta Velocidade
• Caracterização de novos materiais baseados em membranas e desenvolvimento de ligas especiais para uso no desenvolvimento de nanomateriais e materiais de alto valor agregado (peles artificiais, regeneração do tecido ósseo e em implantes dentários biocompatíveis).
• Bioprospecção químico-farmacológica para obtenção de bioprodutos farmacêuticos, cosméticos e agroquímicos.
Maiores detalhes sobre os projetos científicos apresentados podem ser encontrados no documento http://hep.ift.unesp.br/novaes/GridUNESP/ProjetoGridUNESP.pdf
A seguir foi realizada uma reunião de trabalho no campus de Bauru onde os diversos grupos tiveram a oportunidade de apresentar seus respectivos projetos. Deste workshop também participaram, além do Pró-Reitor de Pós-graduação e Pesquisa e do Coordenador de Informática da universidade, empresas privadas que poderiam se tornar eventuais parceiros na implantação do projeto. Esta reunião de trabalho forneceu os subsídios necessários para a elaboração do projeto científico e o planejamento estratégico para a implantação do GridUNESP. Maiores detalhes sobre a reunião de trabalho podem ser encontrados no site https://www.unesp.br/grid/
É importante notar que os projetos apresentados envolvem diversas instituições distribuídas por todo o Estado de São Paulo:
• Faculdade de Ciências, Laboratório de Simulação Molecular, Departamento de Matemática, Bauru
• Faculdade de Ciências, Departamento de Química, Bauru • Faculdade de Ciências, Departamento de Física, Bauru
• Faculdade de Medicina de Botucatu, Departamento de Urologia, Botucatu • Instituto de Geociências e Ciências Exatas, Departamento de Física, Rio Claro • Instituto de Geociências e Ciências Exatas, Departamento de Estatística
Matemática Aplicada e Computação, Rio Claro
• Instituto de Geociências e Ciências Exatas, Departamento de Petrologia e Metalogenia, Rio Claro
• Faculdade de Engenharia, Departamento de Engenharia Mecânica, Ilha Solteira. • Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas, Departamento de Ciências da
Computação e Estatística, São José do Rio Preto. • Instituto de Química, Araraquara
Além de atender à pesquisa e, conseqüentemente, ao ensino, em todas as áreas descritas no item anterior, a implantação do GridUNESP trará uma série de benefícios à Universidade e ao País:
• Aumentar a produção científica em áreas de fronteira que ainda não produzem melhores resultados devido à carência de recursos computacionais adequados; • Permitir o envolvimento de pesquisadores em novas áreas que requerem
processamento e armazenamento de grande quantidade de dados;
• Gerar produtos de alto valor agregado para a indústria farmacêutica, cosmético, nanomateriais e materiais cerâmicos.
• Integrar a universidade na estruturas de Grid internacionais como o Open
Science Grid (OSG) americano e o Enabling Grids for E-sciencE (EGEE)
europeu;
• Incrementar o intercâmbio internacional com grupos que compartilham os mesmo interesses e necessidades como os laboratórios nacionais americanos e europeus;
• Gerar parcerias da universidade com áreas de alta tecnologia as quais vem tendo cada vez mais interesse no desenvolvimento da arquitetura Grid de processamento;
• Aperfeiçoar a formação de pesquisadores em Tecnologia da Informação com a implantação da estrutura de Grid na universidade.
2.5.2 Projeto Kyatera/UltraLight
A demora na implantação do projeto temático relacionado à camada dois do KyaTera, do qual o SPRACE participa como proponente do sub-projeto “Grid-controlled
Lightpaths in Optical Networks for Data Intensive e-Science”13, levou-nos a buscar alternativas para a continuidade das atividades de pesquisa nesta nova área, de forma a dar continuidade ao alinhamento do SPRACE com o projeto UltraLight14 liderado pelo Caltech.
Tomando como premissa que a pesquisa é uma forma de aprendizado, espera-se que essas atividades permitam o desenvolvimento da capacidade técnica necessária para que o grupo enfrente os desafios tecnológicos impostos pela rápida evolução dos sistemas de comunicação óptica, essenciais para o sucesso das colaborações do LHC. Espera-se também que estas atividades atraiam novos talentos, despertando vocações para a pesquisa tecnológica e a busca por novas soluções para os desafios encontrados na pesquisa científica atual. A meta a ser alcançada com essa iniciativa é criar, no próprio grupo, uma equipe altamente especializada capaz de inovar em tecnologias de comunicação óptica, através da geração de novas ferramentas de controle e monitoramento de sistemas de comunicação baseados em redes ópticas transnacionais.
As alternativas em estudo incluem a viabilidade de se elaborar uma proposta própria de subprojeto ao KyaTera. Tal proposta terá como foco principal uma proximidade maior com o projeto UltraLight, através de interação mais intensa com pesquisadores envolvidos no mesmo, visando a utilização plena do futuro upgrade do link internacional WHREN/LILA, previsto para operar a 10 Gbps em 2008, bem como a possibilidade de participação do SPRACE nas atividades relacionadas ao novo peering fabric Atlantic Wave15, dentre as quais o projeto GLIF – Global Lambda Integrated Facility16. As alternativas em estudo consideram elaboração de proposta de projeto que inclua a aquisição de roteadores Cisco ou PadTec com suporte a enlaces de 10 Gbps, e possivelmente switches ópticos Calient ou Glimmerglass.
Através dessas novas iniciativas, pretende-se buscar a capacitação técnica do grupo na utilização eficiente de enlaces de rede multi-lambda e enlaces de 10 Gbps. Para tanto, será levado em consideração tanto a parte relacionada aos ativos de rede quanto ao uso efetivo da transferência de dados entre servidores conectados com links de rede dessa ordem de grandeza. Buscaremos assim acompanhar as abordagens correntes e os novos desafios envolvendo as infra-estruturas de rede que dão suporte às pesquisas colaborativas em larga escala que ultrapassam fronteiras nacionais.
Um passo importante na direção de atingir esses novos objetivos foi dado este ano, através de uma interação mais próxima com o laboratório OptiNet da Unicamp. Buscando intensificar essa interação, foi feita a aquisição de um conversor de mídia de par trançado em cobre para fibra monomodo, marca Planet, modelo GT-702S, para permitir a interligação de um servidor no SPRACE a outro no laboratório OptiNet, através da malha óptica
13http://hep.ift.unesp.br/SPRACE/files/Kyatera_SubProjeto_LightPath_Revised.pdf
14http://ultralight.caltech.edu/
15http://www.atlanticwave.net
disponibilizada pelo projeto KyaTera. Conversor idêntico foi adquirido pelo OptiNet. Esta interligação está em fase final de montagem.
2.5.3 Demonstrações de Transmissão de Dados - SC05
A SuperComputing 2005 (SC05), principal conferência internacional de computação de alto desempenho, armazenamento e transmissão de dados, ocorreu entre os dias 12 e 18 de Novembro de 2005 no Washington State Convention and Trade Center em Seattle, Estados Unidos. Nesta conferência foi realizado o Bandwidth Challenge que busca atingir recordes de velocidade de transmissão de dados. Um dos objetivos desses desafios é incentivar cientistas e engenheiros a desenvolverem novas técnicas e ferramentas de transmissão de dados e aplicativos da Internet avançada.
Pelo terceiro ano consecutivo o grupo de Física de Altas Energias venceu este desafio com uma transferência sustentada de 100 Gbps para Seattle por várias horas, atingindo um pico de 150.7 Gbps. Foram utilizadas diversas aplicações baseadas em TCP e FAST: bbcp, xRootd, gridFTP e dCache. Foram transportados 470 Terabytes de dados durante um período de 24 horas. O grupo foi liderado pelo California Institute of Technology e incluía como parceiros o Stanford Linear Accelerator Center (SLAC), o Fermilab, o CERN, a University of Florida, a University of Manchester, entre outros. Pelo segundo ano consecutivo o evento contou com a presença brasileira da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), além do SPRACE.
Este tipo de exercício de transmissão maciça de dados é de suma importância para estarmos preparados para o desafio dos dados que serão produzidos pelo Large Hadron Collider do CERN a partir de 2007. Os vários Petabytes de dados deverão ser processados, distribuídos, e analisados em centros de computação interligados em forma de Grid. Neste evento ficou demonstrada a possibilidade de se utilizar, em escala de distâncias continentais, links com as mais variadas velocidades de transmissão, atingindo até 20 Gbps.
2.5.4 I Brazilian LHC Computing Workshop
O nosso grupo organizou o “I Brazilian LHC Computing Workshop” 17 em São Paulo. A finalidade deste workshop foi discutir as necessidades computacionais de cada um dos experimentos do CERN e estabelecer a demanda de recursos computacionais dos grupos brasileiros que fazem parte destes experimentos para estarem preparados para o ínicio das operações do LHC em 2007. Nossa intenção foi também traçar um plano estratégico para garantir que os diferentes middlewares e softwares possam rodar de forma harmônica, compartilhando os recursos disponíveis. Nossa proposta envolvia a integração dos recursos nacionais em um Tier distribuída do WLCG.
O workshop contou com 20 participantes do Brasil e do exterior e teve a seguinte programação:
09:45 – 10:00 Welcome
10:00 – 10:30 Computação no Alice e Grid Alexandre Suaide
10:30 – 11:00 Atlas Computing Fernando Marroquim
11:00 – 11:30 Coffee Break
11:30 – 12:00 Grid Computing in CMS Andre Sznajder
12:00 – 12:30 LHCb Computing Model Miriam Gandelman
12:30 – 14:00 Lunch
14:00 – 14:30 The EELA Project Diego Carvalho
14:30 – 15:00 OSG-EGEE Interoperability for WLCG
Jobs Ruth Pordes
15:00 – 15:30 Coffee Break
15:30 – 16:00 Atlas Distributed SW Tier 2 Center Horst Severini
16:00 – 18:00 Discussion: Perspectives & Outlook Sérgio Novaes (moderator)
20:00 Dinner
2.5.5 Atividades de Extensão
Apresentamos o projeto “Estrutura Elementar da Matéria: Um Cartaz em Cada Escola” no Edital MCT/CNPq n.º 12/2006 de Seleção Pública de Projetos para Apoio a Projetos de Difusão e Popularização da Ciência e Tecnologia. Nossa proposta com este projeto é levar a cada escola do Ensino Médio conhecimentos básicos sobre os constituintes elementares da matéria e as interações que regem o mundo subatômico.
A distribuição de um cartaz contendo, de forma sucinta e coerente, um apanhado do conhecimento adquirido após a proposta de Mendeleyev ampliará o horizonte de conhecimento dos estudantes, aguçando sua curiosidade científica e, possivelmente, despertando vocações para o estudo das ciências. Estes cartazes serão acompanhados de um panfleto explicativo que permitirá aos professores ter acesso às informações necessárias para responder às questões levantadas pelos estudantes. Este panfleto direcionará o professor para o sítio “Aventura das Partículas”18 que possui uma grande quantidade de informação na área, apresentada de forma acessível e ilustrada. Devemos lembrar que a tradução deste sítio para o português foi feita graças ao apoio financeiro do Programa de Apoio a Núcleos de Excelência – PRONEX (Processo no 272/97). Este sítio possui mais de 700 arquivos cuidadosamente encadeados de modo a transmitir de forma leve e didática os principais conceitos envolvidos na área de Física das Partículas Elementares. Além disto, dispomos hoje de cursos de divulgação voltados para o ensino do mundo das partículas elementares 19.
18http://www.aventuradasparticulas.ift.unesp.br/
Ao mesmo tempo deveremos implantar e manter um Fórum de Discussão que será mediado por profissionais da área da Física das Partículas Elementares. Através deste Fórum, estudantes e professores secundários poderão trocar idéias a respeito do material contido no cartaz e no sítio, ao mesmo tempo em que disporão de profissionais da área que estarão à disposição para responder aos seus questionamentos. Este Fórum permitirá também que sejam agendadas discussões (chats) ou palestras através do sistema de videoconferência VRVS nas escolas, durante as quais seriam complementadas as informações fornecidas no cartaz e no sítio.
O Contemporary Physics Education Project (CPEP) 20 é uma organização sem fins lucrativos de físicos e educadores nascida nos EUA e hoje espalhada ao redor do mundo. O material produzido pelo CPEP busca divulgar o conhecimento científico, incluindo os avanços mais recentes em relação à natureza fundamental da matéria e da energia. Durante os últimos 10 anos, o CPEP distribuiu mais de 200.000 cópias do cartaz descrevendo as partículas elementares e suas interações. Fundado por Michael Barnett do
Lawrence Berkeley National Laboratory em 1986, o CPEP vem sendo financiado pelo Department of Energy (DOE), National Science Foundation (NSF), American Association of Physics Teachers (AAPT), American Institute of Physics (AIP), American Physical Society
(APS), entre outros.
Aproveitando as comemorações do Ano Mundial da Física, um grupo de físicos e professores franceses, liderado por Guy Wormser atual diretor do Laboratoire de
l’Accélérateur Linéaire de Orsay lançou um projeto ambicioso de divulgação dos avanços no
conhecimento da estrutura íntima da matéria. De forma análoga ao projeto que ora apresentamos, o grupo francês forneceu um cartaz contendo a descrição dos componentes elementares da matéria e das interações fundamentais para todas as escolas de segundo grau da França 21. O cartaz contendo os avanços recentes e consolidados na área foi desenhado pelos estudantes da École Estienne de design de Paris. Em outubro de 2005 um total de 20.000 cópias do cartaz foram distribuídas para 3.600 escolas do segundo grau francesas. O projeto obteve financiamento do Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), do Commissariat à l'Energie Atomique (CEA) e contou com o apoio do Ministère de
l'Education Nationale. Junto com o cartaz foi distribuído um panfleto com a finalidade de
auxiliar os professores a responder às questões levantadas pelos estudantes.
O Canadá, sob a liderança de William Trischuk diretor do Institute of Particle Physics de Toronto, teve iniciativa semelhante distribuindo um total de 6.000 cartazes em inglês e francês para as escolas de segundo grau. Índia, Argélia, Marrocos, Inglaterra, Romênia, Polônia e Indonésia têm demonstrado interesse de implantar projetos semelhantes.
Nosso projeto foi contemplado com a verba de R$ 122.000,00 e com uma Bolsa de Extensão no País (EXP-3) por um período de 30 meses.
20http://www.cpepweb.org/
2.5.6 Implantação de Ferramenta Wiki
As ferramentas tipo Wiki tem se mostrado extremamente úteis como instrumentos de troca e repositório de informação em grandes corporações e colaborações. Tanto o Fermilab como o CERN tem empregado amplamente este tipo de ferramenta.
Seguindo esta tendência nós implantamos o TWiki do SPRACE22. Algumas das formas de utilização de nosso TWiki são:
• Inventário completo do cluster com caracterização de cada equipamento incluindo todos os dados relevantes e mantendo um histórico de manutenção 23; • Esquema dos racks com a localização física de cada equipamento 24;
• Descrição detalhada da infra-estrutura elétrica de ar condicionado; • Informações sobre os fornecedores dos equipamentos e seus contatos; • Logbook dos eventos ocorridos durante a operação do cluster 25;
• Instruções detalhadas para a operação do cluster, instruções para manutenção e monitoramento;
• Detalhes sobre as análises físicas em andamento 26;
• Descrição dos projetos relacionados ao nosso Temático como o GridUNESP 27, Kyatera/UltraLight 28 e Um Cartaz em Cada Escola 29;
• A área de acesso restrito ao grupo contém as agendas de todas nossas reuniões e a relação de tarefas de todo o grupo.
2.5.7 Repercussões na Mídia
Dentre as repercussões que nosso projeto teve na mídia durante este último ano vale a pena mencionar:
• Artigo na Revista Pesquisa da FAPESP de outubro de 2005 intitulado “Altas Energias: As ferramentas dos pesquisadores brasileiros para participar do gigantesco estudo de partículas subatômicas” 30 com repercussão no Jornal da Ciência 31: 22http://hep.ift.unesp.br/twiki/bin/view/ 23http://hep.ift.unesp.br/Twiki/bin/view/Main/HardwareConfig 24http://hep.ift.unesp.br/Twiki/Documents/Racks_SPRACE.htm 25http://hep.ift.unesp.br/Twiki/bin/view/Main/LogBook 26http://hep.ift.unesp.br/Twiki/bin/view/Main/AnalysisUED 27http://hep.ift.unesp.br/Twiki/bin/view/Main/Gridunesp 28http://hep.ift.unesp.br/Twiki/bin/view/Main/Kyatera 29http://hep.ift.unesp.br/Twiki/bin/view/Main/Cartaz 30http://www.revistapesquisa.fapesp.br/index.php?ed=148&lg= 31http://www.jornaldaciencia.org.br/Detalhe.jsp?id=32380
• Sobre nossa participação na SuperComputing 2005 houve nota publicada no sítio da RNP 32, Press Release de Caltech 33, nota no sítio Interactions.org 34 e no semanário Science Grid This Week 35 e no s
O projeto do Gr dU
ite Neterion 36;
• i NESP foi a “Feature
• ssa
Story” do Science Grid This Week de 28 de junho de 2006 37 e foi abordado na Computer World em 24 de outubro 38; O processamento do DOSAR e a no participação foram objetos do artigo do Science Grid This Week de 2 de agosto de 2006 39. Neste artigo aparece o gráfico abaixo onde a produção do SPRACE (azul) é destaque: 32http://www.rnp.br/noticias/2005/not-051128.html 33http://pr.caltech.edu/media/Press_Releases/PR12780.html 34http://www.interactions.org/cms/?pid=1022958 35http://www.interactions.org/sgtw/2005/1207/sc05_bwc_more.html 36http://www.neterion.com/email/email-sc2005_post.html 37http://www.interactions.org/sgtw/2006/0628/ 38http://computerworld.uol.com.br/ 39http://www.interactions.org/sgtw/2006/0802/dosar_more.html
3 Planejamento para o Próximo Período
Após três anos de execução, o projeto “Física Experimental de Anéis de Colisão SPRACE e HEP Grid−Brazil” vem sendo realizado com grande sucesso seguindo estritamente o planejamento inicial. Em consonância com o andamento até agora realizado,