Šta je Grid?

Internet, koliko god bio velik i bogat, i koliko god da nam je značio u svakodnevnom radu ili zabavi u protekle gotovo dve decenije, danas je primoran da evoluira. Ta evolucija uzrokovana je jednostavnim problemom: jedan računar povezan na Internet obavlja jedan posao, i dok je taj posao relativno mali, sve je u redu. Međutim, šta se dešava kad se podaci kojima baratate mere u petabajtima?

Jedan petabajt podataka iznosi 10 na 15 bajta, što je praktično milion gigabajta. Retko se u današnjem svakodnevnom životu pojavljuje potreba za obradom tolike količine podataka, ali zahtevi te vrste postoje u naučnim ustanovama poput CERN-a. Za rešavanje takvih divovskih zadataka razvijen je Grid, nova vrsta mreže nad mrežama.

Grid čine superkompjuteri na raznim stranama sveta koji su povezani vrlo brzim vezama da bi zajednički radili na izuzetno zahtevnim programima. O Gridu se sve više govori kao o nasledniku klasičnog Interneta. Logično je očekivati da će njegove neverovatne mogućnosti uskoro početi da se koriste i za svakodnevne potrebe, a ne samo za naučna istraživanja. Takvu sudbinu je, uostalom, svojevremeno imao i World Wide Web.

Potraga za vanzemaljcima

Kuæna potraga za vanzemaljcima

Sama ideja da više povezanih računara istovremeno rešavaju jedan zahtevan problem nije nova i mogla se realizovati i pre nastanka Grida, na klasičnom Internetu.

Najpoznatiji takav slučaj je veliki projekat SETI (Search for Extarterrestrial Intelligence), potraga za vanzemaljskim oblicima života.

U tom projektu se 1999. godine došlo na ideju da svi računari povezani na Internet učestvuju u potrazi za vanzemaljcima tako što će da obrađuju podatke sa teleskopa koji »osluškuju« radio signale iz svemira.

Naime, za takav posao nije bio dovoljan jedan računar, a pošto su fondovi namenjeni za taj projekat bili premali za pravljenje nekakvog superkompjutera koji bi analizirao podatke u realnom vremenu, njega je zamenio veliki broj malih običnih računara.

SETI je tako »pozajmio« kućne računare čiji su se vlasnici uključivali u projekat instaliranjem malog softvera. U trenucima kad je uključen screen saver, tj, kad su besposleni, dobijali su podatke preko Interneta, obrađivali ih, i ponovo vraćali, tako da su odrađivali samo jedan deo posla koji je spajan sa ostalim.

SETI@home je postao toliko popularan da je u tom projektu krajem prošle godine učestvovalo oko tri miliona kompjutera iz 200 zemalja. Oni su zajedno činili drugi po snazi superkompjuter u svetu. Međutim, za neke druge projekte, ni to nije dovoljno.

Šuma u lovu

Tunel LHC-a u CERN-u

Klasični internet, World Wide Web, razvijen je upravo u Evropskoj organizaciji za nuklearna istraživanja (CERN). Ta slavna ustanova je smeštena kraj Ženeve, u blizini švajcarsko-francuske granice. U njoj se trenutno završava izgradnja najvećeg svetskog naučnog instrumenta – akceleratora LHC-a (Large Hadron Collider) na kome će se sudarati ubrzani snopovi protona.

U detektorima LHC-a će se u jednoj sekundi desiti 40 miliona sudara protonskih snopova, a pri svakom sudaru će dolaziti do 20 proton-proton interakcija, što će omogućiti da se otkriju razne tajne sveta elementarnih čestica, kao što je eksperimentalno utvrđivanje postojanja Higsovog bozona. Međutim, u lovu na ovakve čestice će biti neophodno obraditi čitavu šumu podataka. Iz CERN-a stižu najave da će, kad to postrojenje bude završeno u novembru 200, u raznim eksperimentima, godišnje nastajati oko 15 petabajta podataka.  Oni će biti distribuirani preko velikih kompjuterskih centara, pa sve do individualnih PC-a.

Pristup podacima biće omogućen za oko 6000 naučnika u oko 500 istraživačkih ustanova – instituta i univerziteta širom sveta, koji učestvuju u eksperimentima.

Za analizu i rad sa njima potreban je toliko jak i skup superkompjuter koji bi, prema nekoj logici, trebalo da bude smešten u blizini LHC-a, ali, pošto čak ni CERN ne može da izfinansira takvu kupovinu, njegovi naučnici izmislili su potpuno nov koncept, takozvani Grid.

Brze veze

Kako obraditi petabajt podataka?

Kako za »B92 nauka« objašnjava Antun Balaž, asistent na istraživanju u Laboratoriji za primenu računara u nauci Instituta za fiziku u Zemunu, osamdesetih godina razvijane su lokalne mreže računara, devedesetih su računari povezivani u klastere kako bi se ubrzali procesi računanja, ali od 2000. godine i oni su postali nedovoljno moćni. »Nije više dovoljno imati 100 procesora na jednom mestu, već je potrebno 100.000 procesora. Zato su u jedan sistem povezani procesori koji se nalaze na raznim mestima«, rekao je Balaž.

Grid je zapravo izuzetno brza mreža superkompjutera koji samostalno odrađuju deliće posla i šalju natrag obrađene podatke. Na taj način prevazilaze se sva prethodna ograničenja u radu sa ogromnim količinama podataka, a finansijsko pitanje rešeno je tako što individualne organizacije koje učestvuju u eksperimentu nabavljaju deo neophodne tehnologije.

Takvom organizacijom se rešava još ponešto: ukoliko dođe do problema, to znači da jedan računar nije obavio deo posla, ali da svi ostali funkcionišu. Naravno, ovo podrazumeva i stalno ujednačavanje softvera i unapređenje hardvera tih superkompjutera.

Prošle godine Grid je prevazišao i davno postavljeni izazov – kontinuirani protok informacija od jednog gigabajta u sekundi, što je veliki uspeh u odnosu na rezultate iz 2005. godine, kada je protok bio 600 megabajta u sekundi. Data Grid projekat nastao je sa idejom da koordiniše nacionalne Grid projekte koji su trenutno u razvoju, a iz njega se izrodilo mnoštvo drugih, između ostalih i SEE Grid, u koji je uključena i Srbija.

Paradoks

Laboratorija za primenu raèunara u nauci

Jedan ovakav superkompjuter, prilično zavidne snage, smešten je u Institutu za fiziku u Zemunu. Paradoks je sastavljen u Laboratoriji za primenu računara u nauci, koja je jedan od 15 centara izvrsnosti koji se u Srbiji finansiraju iz ovog specijalnog evropskog programa. Mada izgleda kao četiri velika frižidera sa mnogo fioka u kojima su procesori i svičevi, on je najbrži računar u ovom delu Evrope.

Pre dve godine on je imao 66 procesora, dok danas ima 150, i za njegovo hlađenje kroz cevi koje dolaze na gornji i zadnji deo »kućišta« potrebna je snaga od 4 kW.

Paradoks je kroz SEE Grid projekat povezan sa drugim superkompjuterima u regionu – iz Turske, Grčke, Mađarske, Albanije, Makedonije, Bugarske, Bosne i Hercegovine i Hrvatske. Paradoks ne služi samo u Grid projektu, i pored obavljanja raznih izuzetno komplikovanih matematičkih proračuna, učestvuje i u raznim drugim istraživačkim projektima, pa tako zajedno sa Astronomskom opservatorijom i zahvaljujući podacima iz NASA-e, predviđa putanje asteroida u Sunčevom sistemu za narednih nekoliko decenija.

Paradoks je nedavno učestvovao i u svojevrsnom eksperimentu: istraživalo se koliko je vremena potrebno za pravljenje leka za ptičji grip u slučaju izbijanja pandemije, ukrštanjem i obrađivanjem najrazličitijih fizičkih, hemijskih i biohemijskih podataka. U saradnji sa Univerzitetskom dečjom klinikom u Tiršovoj, napravljen je i program za medicinsku 3D vizuelizaciju snimka pacijenta.

Mašta i nekoliko miliona dolara

Blue Gene, jedan od najmoænijih superkompjuetra

Već sad je očigledno da Grid neće biti od koristi samo za CERN. Ideja je da superkompjuteri koji su njime povezani rešavaju goruće probleme, poput onog sa ptičjim gripom. Kako navode u Institutu za fiziku, postoji i bezbroj komercijalnih projekata u kojima Paradoks može biti uključen.

»Grid pruža velike mogućnosti, sada treba videti na koji način se one mogu najbolje iskoristiti«, rekao je za »B92 nauka« Aleksandar Bogojević iz Laboratorije za primenu računara u nauci.

»Imamo alat koji će za godinu dana biti potpuno funkcionalan, sad nam je potrebna mašta. Pored CERN-a, koji če biti dominantan u korišćenju njegovih resursa, on će polako dobijati i primenu u industriji«, objasnio je Bogojević.

On je istakao da je izuzetno značajno što se Srbija u samom početku uključila u ovakav projekat. Osim mašte, za kompletiranje infrastrukture potrebno je oko dva i po miliona evra. To je velika suma, ali isto toliko košta samo 500 metara autoputa. A u svetu Grid tehnologija, ovakvo ulaganje bi Srbiju izbacilo na sam vrh.