Computação Distribuída de Alto desempenho
Relevância do Tema
Podem ser observados os recentes avanços alcançados nestas ultimas décadas na ciência da computação particularmente no que se refere à computação de alto desempenho (distribuída ou não), ciberinfraestruturas, rede de sensores para monitoramentos diversos, modelagem e simulação computacional, e aplicação em áreas diversas como bioinformática, medicina, ambiental, governo, entre outras. O significativo impacto socio-econômico do desenvolvimento de atividades de P&D neste tema fica evidenciado pelo grande potencial de suporte científico-tecnológico em diversas especialidades.
Descrição do Projeto
O projeto visa realizar atividades de pesquisa, desenvolvimento e inovação tecnológica com caráter multidisciplinar na área de computação distribuída de alto desempenho visando significativo impacto sócio-econômico assim como integração de varias iniciativas nesta área dentro da Unidade. Em particular dar-se-á ênfase ao desenvolvimento, consolidação e integração nas atividades de P&D em middleware e aplicações, envolvendo áreas de pesquisa na Unidade tais como Modelagem Multi-Escala, Modelagem Estocástica, Mecânica dos Fluidos Computacionais como a remediação de um aqüífero contaminado por meio de poços de extração, Interação Fluido-Estrutura, Otimização e Analise de Sensibilidade na caracterização de propriedades, calibração e assimilação de dados fisiológicos e de propriedades de tecidos vivos, Computação Distribuída e de Alto Desempenho, Banco de Dados e Mineração de Dados Distribuídos,
Visualização Cientifica e Reconstrução de Imagens, Redes e Comunicação, Modelagem Climática deverão ser desenvolvidas e integradas de maneira a atender as necessidades deste tema multi e interdisciplinar e de grande impacto socioeconômico. Para isto serão focados os seguintes temas de P&D:
i. Computação de alto desempenho;
ii. Computação distribuída de alto desempenho e sua utilização no oferecimento de serviços de simulação;
iii. Computação Quântica; iv. Redes e Comunicação;
v. Banco de dados distribuídos;
Situação Atual
Avanços científicos e tecnológicos recentes nas áreas de computação cientifica, modelagem computacional e tecnologia da informação e comunicação estão atualmente em pleno desenvolvimento na Unidade
através de parcerias no país e no exterior com importantes
universidades e instituições de pesquisa, empresas (National Center for Supercomputing Applications – NCSA, CBPF, IME-RJ, INPE, INPA, PUC-Rio, UFBA, UFF, UFC, UFRGS, UFSCar, UNICAMP, USP, dentre outros).
As áreas necessárias para o desenvolvimento deste projeto contam com elevado reconhecimento dos pares materializado através da
coordenação (a nível nacional e estadual) e execução de diversos projetos de P&D aprovados em editais realizados pelas instituições de apoio tais como CNPq, FINEP, FAPERJ, CAPES, RNP, dentre outras. Entre estes corresponde mencionar os seguintes projetos finalizados e ou em andamento durante o ano 2007:
• SIMEGRID: Simulações em Grid - Projeto financiado pelo CNPq (Edital CT-INFO “Desafios da Computação”) e coordenado pelo Prof. Bruno Schulze envolvendo pesquisadores de instituições tais como Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL), Universidade Federal da Bahia (UFBA), Universidade Federal do Ceara (UFC), Universidade Federal Fluminense (UFF), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Universidade Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS), Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR).
• GSM: Uso de Grids em Simulações Medicas - Projeto financiado pelo CNPq (Edital Universal) e coordenado pelo Prof. Bruno Schulze envolvendo pesquisadores de instituições tais como Universidade Federal Fluminense – UFF, Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas – CBPF, Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP,
Universidade Federal de Rio Grande do Sul – UFRGS, entre outras. • GT VCG: Grupo de Trabalho - Virtual Community Grid – Primeira
e Segunda fase. Projeto financiado pela RNP – Rede Nacional de
Ensino e Pesquisa e coordenado pelo Prof. Bruno Schulze
envolvendo pesquisadores de instituições tais como Universidade Federal Fluminense – UFF, Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas – CBPF, Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP, Rede Nacional de Ensino e Pesquisa – RNP, Universidade Federal de Rio Grande do Sul – UFRGS dentre outras.
• Middleware para Computação em Grade. Projeto financiado pelo CNPq e coordenado pelo Prof. Bruno Schulze.
• Integridade: Desenvolvimentos em Middleware para Grids
Computacionais na Rede Giga. Projeto financiado pela FINEP,
FUNTTEL e RNP, e coordenado pelo Prof. Bruno Schulze
envolvendo pesquisadores de instituições tais como Universidade Federal Fluminense (UFF), Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP),
Universidade Federal do Espírito Santo (UFES), Pontifícia
Applications (NCSA, EUA), Universidade Federal de Rio Grande do Sul (UFRGS).
• INAUGRID: Interfaces de Aplicações no Uso de Grids. Projeto financiado pela CNPq e coordenado pelo Prof. Bruno Schulze. • METRICA - METRologia na Internet para CAracterização de tráfego.
Projeto financiado pelo CNPq e coordenado pelo Prof. Artur Ziviani envolvendo inclusive a empresa Quatra Telecomunicações e Informática - QUATRA TELECOM.
• Redes de Nova Geração: Tecnologias Estratégicas de Comunicação. Projeto financiado pela FAPERJ.
• METRICOM-Metrologia na Internet e Comunicação Móvel. Projeto financiado pelo CNPq e coordenado pelo Prof. Artur Ziviani.
• Metrologia de Redes Aplicada a Grades Computacionais Convencionais e sem Fio. Projeto financiado pela FAPERJ e Coordenado pelo Prof. Artur Ziviani.
• ACiMA - Ambientes Colaborativos e Multimídia Aplicada. Projeto financiado por CAPES, CNPq, FINEP, FUNTTEL e RNP-Rede Nacional de Ensino e Pesquisa. Coordenado pelo Prof. Jauvane Cavalcante de Oliveira envolvendo pesquisadores do LNCC e do Instituto Militar de Engenharia - IME
• EnCIMA - Um Motor Gráfico para Aplicações Multimídia
Colaborativas e Imersivas. Projeto financiado pela FAPERJ e
coordenado pelo Prof. Jauvane Cavalcante de Oliveira envolvendo pesquisadores do LNCC e do Instituto Militar de Engenharia – IME. • GIGA-AVICOM: Ambientes VIrtuais COlaborativos Massivos na
rede GIGA. Projeto financiado por CAPES, FINEP, FUNTTEL e
RNP-Rede Nacional de Ensino e Pesquisa. Coordenado pelo Prof. Jauvane Cavalcante de Oliveira envolvendo pesquisadores de instituicoes tais como Universidade do Estado do Rio de Janeiro – UERJ, Instituto Militar de Engenharia – IME, Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN, Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul – PUCRS, IESA Projetos, Equipamentos e
Montagens S/A – IESA. Faculdade de Medicina de Petrópolis – FMP, University of Ottawa - UofO – Canadá.
• Ambientes Virtuais Colaborativos de Grande Escala. Projeto financiado pelo CNPq e coordenado pelo Prof. Jauvane Cavalcante de Oliveira.
• Sistemas Computacionais para Reconstrução de Superfícies Traumáticas e Previsibilidade de Resultados para Manufatura de Próteses Craniofaciais. Projeto finaniado pelo CNPq e coordenado pelo Prof. Gilson Antônio Giraldi envolvendo pesquisadores da
Universidade Estadual e Federal de Sao Paulo em Sao Carlos dentre outras instituições.
• Inovação Tecnológica na Modelagem Computacional do Sistema
Cardiovascular Humano. Projeto financiado pelo CNPq e
instituições tais como InCor – Instituto do Coração do Hospital das Clinicas, Faculdade de Medicina da USP (HC FMUSP),
Departamento de Cardiologia, Faculdade de Medicina da UFRJ, Instituto do Coração Edson Saad e o Serviço de Cardiologia do Hospital Universitário Chagas Filho, UFRJ, Faculdade de Medicina da UFRJ - FM/UFRJ, Hospital Universitário Clementino Fraga Filho da UFRJ - HU-UFRJ, Faculdade de Medicina de Petrópolis – FMP, Dpto. de Mecánica & Laboratório de Bioingeniería, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de Mar del Plata, Mar del Plata, Argentina, División de Mecánica Computacional do Centro Atómico Bariloche, Bariloche, Argentina, École Politechnique Federale de Lausanne - EPFL – Suíça, Computational Image Laboratory,
Pompeu Fabra University, Barcelona, Spain, Civil and Computational Engineering Centre, University of Wales Swansea, dentre outras. A descrição de todos estes projetos, financiados através de recursos provenientes de outras fontes (inclusive internacionais) e ganhos em editais específicos, mostra claramente e de maneira indiscutível a
relevância do tema, sua importância/impacto sócio econômico no País e no exterior e o reconhecimento dos pares ao nível técnico científico da pesquisa na área que vem sendo desenvolvida sob a liderança de
pesquisadores do LNCC. Por outra parte a transparência, via prestações de contas e relatórios técnicos que estes projetos exigem, implica numa garantia na obtenção dos resultados esperados com a execução dos mesmos.
Finalmente é importante ressaltar que os recursos obtidos, embora significativos, resultam insuficientes tendo em vista o grande numero de instituições e pesquisadores envolvidos na execução dos mesmos (em alguns projetos participam mais de 60 pesquisadores de diversas instituições do País e do exterior) e que, na maioria dos casos, os recursos para “mão de obra” são inexistentes.
O acima mencionado leva a necessidade de procurar recursos do PCI de maneira a permitir o desenvolvimento das atividades de P&D i) – v) mencionadas na “Seção Descrição do Projeto”
Resultados Esperados
Até 2010 esperam-se obter os seguintes resultados dentre outros: • Desenvolver, integrar, disponibilizar e difundir Ciberinfraestruturas
baseadas em sistemas computacionais distribuídos de larga escala (GRIDS) para aplicação em diferentes comunidades, bem como no SINAPAD.
• Expandir a atuação do LNCC na área de tecnologia da informação e comunicação, bem como suas aplicações em áreas estratégicas.
• Consolidar atividades em Ciberinfraestruturas para computação distribuída de alto desempenho com parceiros nacionais e internacionais.
• Melhorar o conhecimento de Ciberinfraestruturas para computação distribuída de alto desempenho e tecnologias associadas.
• Incluir dispositivos sem fio na Ciberinfraestrutura e desenvolver um conjunto de serviços de middleware de Grid, tais como segurança, escalonamento, integração de dados, monitoração de recursos, metrologia de redes, sensoriamento.
• Estender a metodologias desenvolvidas a outros
parceiros; desenvolver e implementar um conjunto de interfaces para os serviços de middleware de Grid para algumas diferentes
comunidades; incorporar diferentes desenvolvimentos realizados por parceiros (americanos, europeus, e australianos) na área de Grids. • Integrar a infra-estrutura laboratorial existente nas áreas de
computação cientifica distribuída de alto desempenho, visualização científica, modelagem e simulação de sistemas biológicos,
ambientes virtuais colaborativos, multimídia e teleinformática de maneira a promover a atuação conjunta destas áreas no presente projeto.
• Organização e consolidação de um núcleo de competência no tema formado por pesquisadores e tecnologistas da Unidade e parceiros de outras instituições de P&D, coordenado através de uma rede temática de abrangência nacional.
• Desenvolvimento de um sistema computacional de software paralelo para utilização de plataformas de alto desempenho: paralelas
distribuídas e de grade.
• Implementar nos CENAPAD’s o software e middleware necessário para executar simulações climáticas com o modelo BRAMS, desenvolvido no programa GBRAMS/FINEP.
• Organizar eventos nacionais e internacionais de qualidade nos temas relacionados.
