De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Henri Bal Divisie Wiskunde en Informatica Divisie Natuurkunde en Sterrenkunde Faculteit der Exacte Wetenschappen Wetenschap langs de Digitale Snelweg:

Verwante presentaties


Presentatie over: "Henri Bal Divisie Wiskunde en Informatica Divisie Natuurkunde en Sterrenkunde Faculteit der Exacte Wetenschappen Wetenschap langs de Digitale Snelweg:"— Transcript van de presentatie:

1 Henri Bal Divisie Wiskunde en Informatica Divisie Natuurkunde en Sterrenkunde Faculteit der Exacte Wetenschappen Wetenschap langs de Digitale Snelweg: Virtueel kan alles vrije Universiteit

2 2 Inleiding •Ontwikkelingen in informatica veranderen maatschappij •Media hebben vooral aandacht voor economische toepassingen •Wetenschappelijke toepassingen zijn eveneens belangrijk -Stimuleren Informatica onderzoek -Nieuwe toepassingen mogelijk door Internet en andere technologieën

3 3 Wetenschappelijke toepassingen •Voorbeeld: World Wide Web -Ontstaan door vraag naar wereldwijde toegang tot gegevens over kernfysica-experimenten •Doel lezing: -Bestuderen van ontwikkelingen in informatica en hun samenhang met wetenschappelijke toepassingen -Vanuit leerstoel Natuurkundige Informatica en methoden voor grootschalig parallel rekenen

4 4 Overzicht ontwikkelingen

5 5 Rekenkracht •Wetenschappelijke toepassingen vergen zeer veel rekenkracht -Computersimulaties: nabootsen en doorrekenen van situaties uit de werkelijkheid •Parallel rekenen -Samenwerken van veel computers aan één probleem

6 6 Interactieve toepassingen •Natuurlijke interactie met computersystemen -Directe controle over lopende simulatieprogramma’s •Mogelijk door Virtual Realities (VR) -3D grafische visualisatie-omgeving -Interactie met simulatie in VR

7 7 Samenwerking op afstand •Nuttig bij multidisciplinair onderzoek •Internet is technologische drijfveer •Interactie via programma’s, data, instrumenten Globus testbed

8 8 Overzicht 1Parallel rekenen 2Interactieve toepassingen 3Samenwerking op afstand 4Samenhang 5Onderzoek 6Onderwijs

9 9 1. Parallel rekenen •Vraag naar rekenkracht groeit sneller dan aanbod -Simulaties aan atmosfeer, klimaat, vliegtuigen, sterrenstelsels, molekulen •IBM Blue Gene project ( ) -Bioinformatica (eiwit-vouwing) -Nog factor 1000 meer rekenkracht nodig •Parallel rekenen -Computers samen laten werken aan 1 probleem -Steeds vaker toegepast in de wetenschap

10 10 Supercomputers •Accelerated Strategic Computing Initiative -Kernbomsimulaties op 9000 computers van fl. 225,000,000 voor slechts fl. 198,000,000 !!

11 11 Clustercomputers •Clustercomputer -PCs of werkstations verbonden door netwerk -Parallelle computer uit standaard componenten •Veel betere prijs/prestatieverhouding -Minder gebruikers Þ beter voor interactief gebruik

12 12 FEW Betacluster •128 PCs •Applicaties: -Quantumscheikunde -Vastestoffysica -Corneatopografie -Near-field optics -Zoekalgoritmen -Tandheelkunde (ACTA) -Onderwateracoustiek (TNO)

13 13 Ontwikkeling clusters MinicomputerMainframePC Personal Cluster ? Sequentieel SupercomputerCluster Parallel

14 14 Distributed supercomputing •PCs en clusters zijn groot deel van de tijd ongebruikt •Wereldwijd enorme rekencapaciteit ‘over’ •Kan deze rekenkracht gebruikt worden voor parallelle toepassingen? •Parallel rekenen op wereldwijde systemen (distributed supercomputing)

15 15 •Search for ExtraTerrestrial Intelligence -Analyse radiotelescoop signalen uit de ruimte -Rekenen op PCs van vrijwilligers •Statistieken -2.4 miljoen PCs jaar rekentijd - Aantal ET’s: 0

16 16 Toekomstige computersystemen •Interactieve toepassingen op lokaal cluster •Grootschalig parallel rekenen op meerdere clusters •DAS & DAS-2: -Prototypes gedistribueerde clustercomputers van de onderzoekschool ASCI

17 17 Distributed ASCI Supercomputer VU (128)UvA (24) Leiden (24)Delft (24) 6 Mb/s ATM Homogeen systeem 200 MHz Pentium Pro Myrinet netwerk Redhat Linux

18 18 Homogene systemen

19 19 2. Interactieve toepassingen •Natuurlijke interactie met computersystemen -Mogelijk door Virtual Realities zoals de CAVE

20 20 Human-in-the-loop Simulatie Visualisatie Interactie VR Commando’s Vertaling CAVE CLUSTER …...

21 21 Voorbeeld: molekuulsimulatie

22 22 •Belangrijk voor multidisciplinair onderzoek •Mogelijk door breedbandige netwerken (bv Gigaport) •Koppelen virtual realities via netwerken -Directe interactie tussen mensen op afstand -Tele-immersion (networked virtual environments) 3. Samenwerking op afstand

23 23 Voorbeelden Ontwerp auto’s [EVL] Instrumenten[Globus] Virtuele operatie [NASA Ames]

24 24 Overzicht 1Parallel rekenen 2Interactieve toepassingen 3Samenwerking op afstand 4Samenhang 5Onderzoek 6Onderwijs

25 25 Samenhang Distributed supercomputing Interactie met parallelle simulatie Tele-immersion Samenwerking en interactie via parallelle simulatie VR Parallel rekenen Internet

26 26 Voorbeeld: Robocup •Robocup: autonome robots laten voetballen -Samenwerkende robots hebben veel toepassingen •Interactieve visualisatie Robocup-simulatie

27 27 Virtueel Robocup CAVE Amsterdam CAVE Stockholm Voetbalwedstrijd Parallelle simulatie Interactie 10 6

28 28 Video

29 29 Lessen uit virtueel voetbal •Vertraging simulatie geeft onnatuurlijke interactie -B.v. simulatie heeft verouderde positie speler -Langeafstands netwerken maken probleem erger •Onderzoek is relevant voor andere toepassingen -Voorbode voor wetenschappelijke toepassingen met parallellisme, interactie en samenwerking op afstand

30 30 5. Onderzoek •Wereldwijde infrastructuur voor koppelen van mensen, computers, data en instrumenten •Computational grid: -Transparante koppeling, net als elektriciteitsnetwerk (power grid) •Specifieke onderzoeksproblemen: -Communicatie -Toepassingen

31 31 Communicatie •Communicatie tussen computers nodig voor synchronisatie en data-uitwisseling •Snelle communicatie belangrijk voor parallelle en interactieve programma’s •Communicatiesnelheid over lokaal netwerk (binnen cluster) wordt bepaald door software -Communicatie in Java (RMI) factor 35 versneld

32 32 Langeafstand communicatie •Inherent traag -Door hardware en lichtsnelheid •Bestaande grid-toepassingen communiceren weinig -SETI: elke parallelle taak duurt 1 dag •Albatross project: -Welke parallelle toepassingen kunnen efficiënt gedraaid worden op een wereldwijd systeem?

33 33 Inzichten •Veel toepassingen zijn na optimalisatie geschikt voor gedistribueerde clustercomputers als DAS -Optimalisaties gebruiken hiërarchische structuur •Onderzoek nodig aan parallel programmeren van hiërarchische systemen -MagPIe: MPI’s collectieve communicatie -Satin: divide-and-conquer parallellisme in Java

34 34 Toepassingen •Hoe kunnen we de nieuwe soorten toepassingen op grotere schaal mogelijk maken? -Nieuwe programmeeromgevingen nodig •CAVEstudy toolkit -Ontwerp gestuurd door nieuwe toepassingen (lasers, Robocup, molekuulsimulatie)

35 35 Onderzoek met CAVEstudy •Interactie met (parallelle) simulatieprogramma’s -Vertaling menselijke acties naar input voor simulatie -Zonder programma te veranderen •Nieuwe vormen van interactie: -Virtueel meten

36 36 Virtueel meten •Meet lengte wortelkanaal kies •Samenwerking met ACTA •Oplossing: -3D visualisatie kies -Meten in VR

37 37 Virtueel meten in de CAVE

38 38 6. Onderwijs •Bestaand onderwijs -Parallel programmeren (Informatica) -Wetenschappelijke visualisatie (Natuurkunde) •Ontwikkelingen: -OKF project ( ): integratie onderwijs -Afstudeervariant: Parallel rekenen en visualisatie -Nieuw college: Computer graphics -SURF project: lokale Virtual Reality omgeving, opgebouwd uit standaard componenten

39 39 Video wand 4 x 2 scherm Achter de schermen Princeton’s Scalable Display Wall

40 40 Conclusies •Technologische ontwikkelingen aan -clustercomputers -virtual realities -Internet openen de weg naar nieuwe soorten wetenschappelijke toepassingen •Virtueel kan alles

41 41 Dank •Bestuur van de Vereniging voor Christelijk Wetenschappelijk Onderwijs •College van Bestuur van de Vrije Universiteit •Faculteit der Exacte Wetenschappen -Divisie Wiskunde en Informatica -Divisie Natuurkunde en Sterrenkunde •Andy Tanenbaum

42 42 Dank

43 43 Dank

44 44 Dank •Marjolein •Schoonouders en overige familie •De echte wereld is nog leuker dan de virtuele wereld ……..

45 45 Ik heb gezegd


Download ppt "Henri Bal Divisie Wiskunde en Informatica Divisie Natuurkunde en Sterrenkunde Faculteit der Exacte Wetenschappen Wetenschap langs de Digitale Snelweg:"

Verwante presentaties


Ads door Google