MOKSLASplius.lt

„Baltic Grid“ projektui jau metai!

Gražina Tautvaišienė
Elena Tamulienė
Šarūnas Mikolaitis

Baltijos šalys jau metus bendradarbiauja, kurdamos paskirstytųjų skaičiavimų tinklą BalticGrid. Projekte dalyvauja 10 institucijų iš 6 šalių. Lietuvai atstovauja VU Matematikos ir informatikos fakultetas (VU MIF) bei VU Teorinės fizikos ir astronomijos institutas (VU TFAI). 2006 m. lapkričio 27 d. įvyko VU TFAI BalticGrid projekto dalyvių susitikimas; jame dalyvavo instituto kompiuterių telkinio administratoriai, programų kūrėjai bei mokslininkai, naudojantys BalticGrid tiekiamus resursus savo moksliniam darbui. Grid vartotojai bei programų kūrėjai išsakė savo lūkesčius bei pasidalino patirtimi, įgyta pritaikant programinę įrangą prie Grid aplinkos. Kompiuterinių sistemų administratoriai pristatė neseniai Grid aplinkoje įdiegtas naujoves bei patobulinimus. BalticGrid projekto visuotinėje konferencijoje Rygoje spalio 4–6 d. dalyvavę delegatai supažindino kolegas su projekto laimėjimais ir tolesnės veiklos gairėmis.

Grid technologijos sparčiai ateina į Lietuvos mokslo įstaigas. Vien VU TFAI apie 20 mokslininkų naudoja savo moksliniams darbams skaičiavimus Grid aplinkoje.

Tinkliniai paskirstytieji skaičiavimai suteikia galimybę atlikti bendrus darbus ir sujungti išteklius, peržengiant organizacijų ribas. Internetu susisiekiantys ištekliai – tinklai, procesoriai, kaupikliai, jutikliai, eksperimentinė įranga ir pan. – gali būti sujungiami į vieną visumą, sprendžiant bendrą uždavinį. Tai leidžia keistis duomenimis bei skaičiavimo galia. Taikomiesiems uždaviniams (Žemės stebėsenos, didelių energijų fizikos, bioinformatikos, medicininės diagnostikos palengvinimo, potvynių ar taršos numatymo) paskirstytieji skaičiavimai atveria naujas mokslinės pažangos galimybes. Grid skaičiavimų technologija pagrįsta bendradarbiavimu, kiekviena dalyvaujanti institucija savo išteklius pateikia bendrai struktūrai. VU TFAI BalticGrid vartotojams siūlo naudotis nauju trijų darbinių mazgų (8 CPU) Itanium2 telkiniu. 2007 m. BalticGrid reikmėms bus pasiūlytas dar vienas 40 CPU 20 kompiuterių telkinys, kurį institutui padovanojo Europos branduolinių tyrimų institutas (CERN).

Vilniaus universiteto Teorinės fizikos ir astronomijos instituto mokslininkai aktyviai naudojasi Grid teikiamais ištekliais, jau sukurta ar adaptuota ne viena programa Grid aplinkai. Trumpai apžvelgsime instituto mokslininkų tyrimus, kuriems naudojama Grid infrastruktūra.

Institute lygiagrečiųjų ir paskirstytųjų skaičiavimų aplinkoje yra atliekami kvantinės chemijos tyrimai. Jų tikslas nustatyti įvairių organinių ir neorganinių bei metalo-organinių junginių geometrinę ir elektroninę struktūrą tam, kad būtų paaiškintos nagrinėjamų molekulių optinės ir magnetinės savybės bei modeliuojami nauji molekuliniai dariniai, kurie gali būti panaudoti įvairiose pramonės, medicinos, technikos ir kitose srityse. Atliekami tyrimai paaiškina kaip, kodėl ir dėl ko keičiasi tiriamų darinių fizinės ir cheminės savybės, o gauti rezultatai leidžia patobulinti esamas technologijas, pagerinti naudojamų prietaisų patikimumą.

Vienas iš VU TFAI astronomijos observatorijos tyrimų tikslų – žvaigždžių ir galaktikų cheminės evoliucijos modeliavimas. Tai atliekama teoriškai interpretuojant spektrus ir nustatant pagrindinius žvaigždžių atmosferų parametrus: temperatūrą, slėgį, detalią cheminę sudėtį, amžių ir kita. Siekiant gauti kuo tikslesnius rezultatus, skaičiavimai atliekami su vis didesniais atominių ir molekulinių duomenų masyvais, su vis išsamiau žvaigždžių sandarą atspindinčiais atmosferų modeliais. Ypač didelių skaičiavimo išteklių reikės Gaia kosmine observatorija gautiems spektrams analizuoti. Su šia Europos kosminės agentūros observatorija, kurios parengime aktyviai dalyvauja ir instituto astronomai, spektrai bus gauti milijonams mūsų Galaktikos žvaigždžių.

BalticGrid teikiamos kompiuterinės galimybės yra naudojamos atomų ir jonų (įskaitant daugiakrūvius bei poliarizuotus) pagrindinių ir sužadintų būsenų fizikinių charakteristikų teoriniams tyrimams atlikti. Skaičiavimų rezultatas yra energijos spektrai, tikrinės funkcijos, šuolių bangų ilgiai, osciliatorių stipriai, įvairių elektroninių šuolių tikimybės, radiacinės lygmenų gyvavimo trukmės, atomų sužadinimo elektronais skerspjūviai, sužadintų atomų rikiavimo ir išsklaidytų elektronų ir sužadintų atomų spinduliuotės kampinio pasiskirstymo asimetrijos parametrų vertės. Šie duomenys reikalingi eksperimentinei spektroskopijai, plazmos fizikai, astrofizikai, lazerių fizikai ir t. t. Be jų neįmanoma interpretuoti eksperimentinių rezultatų, paaiškinti procesų, vykstančių laboratorinėje ir astrofizikinėje plazmoje. BalticGrid teikiamos kompiuterinės paslaugos padeda Lietuvos mokslininkams sėkmingai vykdyti tarptautinio termobranduolinio reaktoriaus statybos (ITER) projektą.

Taikant lygiagrečiųjų ir paskirstytųjų skaičiavimų galimybes, atliekami atomo branduolio sužadinimo spektrų tyrimai taikant sluoksnių modelį. Suskaičiavus tokį spektrą, galima sužinoti, kokios energijos gama kvantus spinduliuoja nagrinėjamas branduolys, ir kiek energijos jis gali sugerti sąveikaudamas su elementariąja dalele, pavyzdžiui, neutrinu. Lygiagretieji ir paskirstytieji skaičiavimai išplečia modeliavimo galimybes, padeda geriau suprasti branduolių sandarą ir struktūrą bei sudaro sąlygas naujiems atradimams, o Lietuvos mokslininkai gali jungtis prie Tarptautinių inovacinių projektų branduolių savybių tyrimo srityje. Be to, yra tiriama kvarkų-gluoninė plazma. Manoma, kad šioje būsenoje buvo mūsų Visata keletą mikrosekundžių po Didžiojo Sprogimo bei spėjama, kad ji galėtų egzistuoti masyvių žvaigždžių centre. Šios materijos savybės ir gyvavimo mechanizmai dar nėra gerai pažinti ir išaiškinti, nors yra svarbūs modeliuojant žvaigždžių sandarą ir jose vykstančius procesus. Tyrimai šia kryptimi turėtų padėti rasti kokybiškai naujus energijos šaltinius.

Paskirstytųjų skaičiavimų tinklų infrastruktūros plėtra Lietuvos mokslininkams ne tik atveria naujus skaičiavimo išteklius, bet taip pat atsiranda daugiau bendravimo bei bendradarbiavimo galimybių su pasaulio mokslo bendruomene. Kviečiame šalies mokslo atstovus kuo aktyviau dalyvauti naujos infrastruktūros įdiegimo darbuose. Naujausios informacijos apie BalticGrid ir LitGrid veiklą galite rasti svetinėse: balticgrid.org , balticgrid.itpa.lt , litgrid.lt .


 Nuotraukoje: „BalticGrid“ projekto Lietuvos delegacija visuotinėje konferencijoje (Ryga, 2006 m. spalio 5 d.)