Kategoria: #Technologie: Projekty PIONIERa

LAB 8 umożliwia włączenie uczestników analizowanych procesów oraz ekspertów dziedzinowych w projektowanie nowych rozwiązań.

Utworzenie laboratorium ma na celu prowadzenie badań gospodarczych nad mechanizmami współpracy firm z jednostkami naukowymi, w tym modeli biznesowych, ze szczególnym uwzględnieniem współpracy podmiotów rozproszonych geograficznie. Dzięki temu możliwe będzie prowadzenie badań gospodarczych, określających wpływ dostępności zaawansowanej infrastruktury teleinformatycznej na innowacyjność i konkurencyjność firm, branż oraz regionów. Zbadanie wpływu dostępności zdalnych usług eksperckich pozwoli określić potencjał innowacyjności i konkurencyjność firm.

Prowadzone w LABie 8 badania pozwolą też na określenie wpływu angażowania przedsiębiorstw w badania na trwałość wyników projektów B+R oraz prowadzenie badań nad nowymi metodami włączania podmiotów zewnętrznych, zarówno osób prawnych, jak i osób fizycznych, w projekty B+R. Istotne jest też włączenie badań wpływu czynników społecznych i organizacyjnych, takich jak rozproszenie geograficzne, częstotliwość i zdalny charakter wydarzeń, wiarygodność i zaufanie, postrzeganie marki partnera w modelach współpracy zdalnej na mechanizmy i efektywność współpracy firm z jednostkami naukowymi różnych dziedzin.

Dostęp do infrastruktury PIONIER-LAB oraz usług B+R dla przedsiębiorstw umożliwia stworzenie wokół laboratorium ekosystemu współpracy, obserwację i doskonalenie metod współpracy nauka-biznes. Możliwa będzie także analiza metod i skutków włączania badań, dotyczących oczekiwań i opinii przedsiębiorców w zakresie sposobu dostępu do infrastruktury przedsiębiorców w projekty badawczo-rozwojowe.

Rezultatem prac Laboratorium Preinkubacji będą propozycje nowych, uwzględniających krajowe otoczenie organizacyjno-prawne, metodologii i modeli biznesowych, umożliwiających stymulowanie szybkiego projektowania i interdyscyplinarnego współtworzenia, w oparciu o zasoby rozproszonych jednostek B+R, stabilnych i dochodowych produktów i usług, dopasowanych do potrzeb polskich firm z kluczowych gałęzi gospodarki, wskazanych m.in. w dokumentach Krajowej Inteligentnej Specjalizacji.

Dla pozostałych laboratoriów PIONIER-LAB, Laboratorium Preinkubacji jest „punktem styku” z biznesem, jak i ze społecznościami innowatorów, których dostępność pozwoli uwzględnić perspektywę rosnącej grupy tzw. freelancerów w analizowanych modelach.

Laboratorium ma charakter rozproszony. Rozszerzenie prowadzonych przez wnioskodawcę działań preinkubacyjnych na 13 lokalizacji wybranych konsorcjantów PIONIER-LAB podniesie jakość i skalę prowadzonych badań, a także w istotny sposób zwiększy liczbę badanych modeli współpracy, w tym o modele rozproszone, których realizacja jest obecnie w Polsce nieosiągalna. Każda z 13 lokalizacji dysponuje eksperymentalną przestrzenią preinkubacji, udostępnianą przedsiębiorcom w celu inicjowania i prowadzenia z ich udziałem interdyscyplinarnych eksperymentów przy użyciu zasobów PIONIER-LAB. Każda z przestrzeni będzie wyposażona w zestawy wideokonferencyjne oraz inne urządzenia audiowizualne do organizacji i transmisji on-line rozproszonych spotkań i wydarzeń. Każda z przestrzeni będzie podłączona do szerokopasmowej sieci PIONIER-LAB.

Ponadto, laboratorium będzie dysponowało oprogramowaniem, umożliwiającym zdalne zarządzanie projektami, prowadzenie warsztatów i sesji prototypowania.

Planowana infrastruktura badawcza PIONIER-LAB jest unikalna – na świecie nie ma takiej infrastruktury, która zintegrowałaby w tym samym zakresie różne obszary technologii ICT w jedną platformę badawczą. Nowość planowanej infrastruktury pozwala na wielowymiarowe badania prowadzone przez naukowców pracujących w różnych dyscyplinach, nie mających zawsze dostępu do infrastruktury badawczej ICT jako takiej.

Oprac. Gabriela Jelonek, Kinga Dobrowolska-Baczkun

Celem budowy Laboratorium 7 jest podnoszenie jakości kształcenia w oparciu o edukacyjne usługi internetowe oraz umożliwienie badań i prowadzenie gruntownych analiz funkcjonowania dziecka oraz dorosłego w kontekście różnych treści e-szkoleń. Wszystko po to, aby świadomie wykorzystywać zasoby, stworzone treści prezentować w bardziej intuicyjny dla użytkownika sposób oraz wdrażać nowe lub udoskonalone funkcjonalności e-szkoleń.

Poza tym w Laboratorium możliwe jest prowadzenie badań w zakresie doboru treści edukacyjnych i form pracy pod kątem ich skuteczności edukacyjnej. Co ważniejsze, prowadzone są również ewaluacje projektów edukacyjnych, co ma wprowadzać w przyszłości ewentualne modyfikacje.

Laboratorium zapewnia, poza możliwością przygotowania i przeprowadzenia e-szkolenia, zintegrowane narzędzia badawcze. Narzędzia te pozwalają weryfikować jakość edukacji prowadzonej przy pomocy e-szkoleń, modyfikować ich parametry dla poprawy tej jakości i dostosowywać wybrane metodyki nauczania pod kątem wykorzystania tego typu materiałów. Użytkownik laboratorium, czy to naukowy, czy komercyjny, może opracować e-szkolenie, przeprowadzić je, przeanalizować zarówno wyniki, jak i cały proces szkolenia i wprowadzić zmiany, aby poprawić efektywność przygotowanego e-szkolenia w jego kolejnej wersji.

Usługi w ramach Laboratorium 7 polegają na przyznaniu dostępu do Platformy PIONIER Research&Classroom udostępnianej przez PCSS (dostępna pod adresem classroom.pionier.net.pl). Platforma dostarcza narzędzia portalowe i chmurowe oferujące instrumenty do tworzenia e-szkoleń, osadzania i przechowywania ich na platformie, udostępniania użytkownikom i finalnie prowadzenia analiz dla poprawy jakości tworzonych przez klientów usług e-szkoleń.

Ponadto Laboratorium 7 oferuje wsparcie ekspertów, którzy mogą pomóc zaadaptować przygotowane przez klientów materiały szkoleniowe do wymogów Platformy. W kolejnym kroku może przeprowadzić ewentualne analizy funkcjonowania użytkowników w kontekście tworzonych e-szkoleń i poprawy ich jakości w oparciu o zebrane dane.

Oprac. Gabriela Jelonek, Małgorzata Ciżnicka, Bogdan Ludwiczak

Obliczenia wieloskalowe są jednym z głównych przykładów we współczesnym modelowaniu symulacji komputerowych. Zaproponowane w latach 80-tych XX wieku, a rozwinięte w wieku XXI, gdy dostęp do superkomputerów stał się powszechny, opierają się na  koncepcji łączenia w ramach jednej złożonej symulacji wielu modeli dla różnych skal czasowych i przestrzennych.  Podejście to pozwala na całościową i dokładną analizę złożonych zjawisk oraz procesów i może być z powodzeniem wykorzystywane w wielu dziedzinach nauki i przemysłu.

Laboratorium Symulacji Wieloskalowych zbudowane jest w oparciu o wiedzę i kompetencje pracowników oraz udostępniane przez sieć PIONIER zasoby sprzętowe pięciu centrów komputerów dużej mocy wchodzących w skład konsorcjum PIONIER-LAB. Bliska współpraca i wymiana doświadczeń pracowników centrów  posiadających szerokie kompetencje, zarówno w aspekcie tworzenia, jak i uruchamiania złożonych aplikacji naukowych, pozwoliły zdefiniować i zaoferować kompleksową platformę i usługi dostosowane do oczekiwań różnorodnych grup odbiorców zainteresowanych wykorzystaniem podejścia wieloskalowego w wielkoskalowych symulacjach. Możliwe jest to również dzięki łączeniu przedstawicieli dziedzinowych grup badawczych, a także dostępowi do nowoczesnej infrastruktury.

Co ważne, Laboratorium Symulacji Wieloskalowych udziela wsparcia w zasadzie na każdym etapie opracowywania i wykorzystywania aplikacji wieloskalowych, zaczynając od procesu projektowania, poprzez tworzenie, optymalizację a kończąc na efektywnym wykonywaniu obliczeń w rozproszonym środowisku superkomputerowym. Zakres udzielanej pomocy jest ustalany indywidualnie w zależności od typu problemu i konkretnych potrzeb użytkowników, zarówno naukowych jak i komercyjnych.

Laboratorium Symulacji Wieloskalowych składa się z dwóch problemowo zorientowanych platform odpowiadających dwóm głównym fazom związanym z prowadzeniem obliczeń wieloskalowych. Są to:  Platforma narzędziowa do tworzenia i analizy aplikacji wieloskalowych oraz Platforma usługowo-narzędziowa do uruchamiania, zarządzania i monitorowania symulacji wielkoskalowych.

W ramach pierwszej platformy oferowane są usługa tworzenia, testowania i optymalizacji aplikacji wieloskalowych oraz usługa badania niepewności i analizy wrażliwości aplikacji wieloskalowych. Celem pierwszej z tych usług jest dostarczenie środowiska testowego do prowadzenia wiarygodnych badań przygotowawczych do uruchomienia aplikacji w środowisku docelowym. Usługa została oparta o dostęp do nowoczesnych węzłów obliczeniowych, a oferowane  w ramach usługi oprogramowanie wspiera proces opracowywania aplikacji wieloskalowych na wielu etapach rozwoju, w szczególności na etapie łączenia i uruchamiania wielu modeli jednoskalowych oraz na etapie analizy poprawności i optymalizacji efektywności obliczeń.

Druga z usług oferowanych w ramach pierwszej platformy dostarcza kompleksowe rozwiązanie umożliwiające badanie niepewności wyników oraz analizę wrażliwości parametrów aplikacji obliczeniowych, w szczególności złożonych aplikacji wieloskalowych i jednoskalowych modeli wchodzących w ich skład. Badania te pozwalają określić wiarygodność i użyteczność otrzymanych wyników, a także wspomagają proces optymalizacji modelu. Usługa udostępniana jest w formie  portalu internetowego, który ułatwia definiowanie scenariusza badań, a także interpretację uzyskanych wyników przeprowadzonej analizy. Ze względu na duże wymagania zasobowe typowych scenariuszy badań dokonywanych w ramach usługi,  niezbędne obliczenia wykonywane są w pełni automatycznie na klastrach obliczeniowych z wykorzytaniem zasobów infrastruktury PraceLab.

Platforma usługowo-narzędziowa do uruchamiania, zarządzania i monitorowania obliczeń wieloskalowych ma zapewnić intuicyjny dostęp do zasobów obliczeniowych jednostek wchodzących w skład konsorcjum PIONIER-LAB na potrzeby prowadzenia obliczeń wieloskalowych. Podstawową usługą Platformy jest Usługa uruchamiania i zarządzania obliczeniami wieloskalowymi. Dostarcza ona intuicyjne środowisko Portalowe pozwalające definiować i uruchamiać produkcyjne scenariusze wieloskalowe. Druga z usług, tj. usługa monitorowania obliczeń wieloskalowych umożliwia śledzenie postępu wykonywania zadań uruchamianych na zasobach obliczeniowych oraz wspiera proces weryfikacji poprawności obliczeń w czasie ich trwania (np.: ocenę zbieżności). Dzięki temu możliwe jest automatyczne monitorowanie głównych danych o postępie wykonywania scenariuszy obliczeniowych, ze szczególnym uwzględnieniem aspektów symulacji wieloskalowych.

Oprac. Gabriela Jelonek, Bartosz Bosak, Tomasz Piontek

Krajowy Klaster Linuksowy CLUSTERIX (National CLUSTER of LInuX System) był wspólną inicjatywą realizowaną w latach 2003-2006 przez dwanaście polskich Jednostek Wiodących: Politechnikę Białostocką, Politechnikę Częstochowskiej, Centrum Informatyczne TASK, Politechnikę Łódzką, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej w Lublinie, Akademickie Centrum Komputerowe CYFRONET AGH, Uniwersytet Opolski, Poznańskie Centrum Superkomputerowo-Sieciowego (PCSS), Politechnikę Szczecińską, Politechnikę Warszawską, Wrocławskie Centrum Sieciowo-Superkomputerowego oraz Uniwersytet Zielonogórski, wspieranych przez ówczesne Ministerstwo Nauki i Informatyzacji (obecne Ministerstwo Nauki i Edukacji). Był to projekt celowy z udziałem firmy Intel. Koordynatorem projektu była Politechnika Częstochowska, wspólnie z PCSS odgrywająca wiodącą rolę w realizowanych pracach badawczo-rozwojowych i wdrożeniowych, a jego kierownikiem profesor Roman Wyrzykowski.

Zadaniem systemu CLUSTERIX było umożliwienie wszechstronnego wykorzystania rozproszonych zasobów obliczeniowych w zakresie prowadzenia zaawansowanych obliczeń wielkiej skali w zależności od potrzeb. Łącząc zasoby dwunastu ośrodków (klastrów lokalnych), dzięki zastosowaniu krajowej sieci optycznej PIONIER i systemu operacyjnego Linux, stworzono rozproszony geograficznie system zbudowany w architekturze gridowej – meta-klaster, który obejmował 252 procesory Intel®
Itanium® 2 w infrastrukturze szkieletowej. Opracowany mechanizm zautomatyzowanego dołączania kolejnych klastrów lokalnych oraz uwierzytelniania komponentów programowych, umożliwiły dynamiczne zwiększanie dostępnych zasobów, pozwalając na stworzenie konfiguracji testowej obejmującej 802 procesory o łącznej wydajności wynoszącej 4,4 Tflop/s.

Oprogramowanie CLUSTERIXa opierało się na dwóch filarach: systemie zarządzania zasobami GMRS (Grid Resource Management System) – powstałym w projekcie europejskim GridLab oraz systemie uwierzytelniania i kontroli uprawnień użytkowników wirtualnych VUS (Virtual User System) – rozwijanym w PCSS. VUS umożliwił łatwe zarządzanie użytkownikami bez potrzeby zakładania kont dla poszczególnych osób na wszystkich klastrach, co obniżyło koszty wykonywania nawet bardzo dużych zadań obliczeniowych. Czynnikiem dodatkowo wyróżniającym CLUSTERIX spośród innych tego typu projektów była całkowita zgodność z protokołem IPv6, a pełne wykorzystanie jego zalet, w szczególności większej możliwości sterowania pasmem oraz gwarancji jakości usług, pozwoliło usprawnić jakość działania całego rozwiązania.

Krajowy Klaster Linuksowy wykorzystywano m.in. do obliczeń związanych z badaniami naukowymi w zakresie: modelowania zjawisk (np. termomechanicznych), złożonych symulacji (np. przepływu krwi, przepływów w aerodynamice – oprogramowanie HADRON i zaawansowanych zagadnień 3D mechaniki płynów), przewidywania struktur białek czy projektowania układów elektroniki molekularnej oraz nano-urządzeń i nanonosystemów (np. XMD – pakiet oprogramowania Open Source do symulacji zagadnień dynamiki molekularnej) itp.

Uroczystość otwarcia Krajowego Klastra Linuksowego odbyła się 15 grudnia 2004 r. w Pałacu Prezydenckim w Warszawie w obecności Prezydenta RP Aleksandra Kwaśniewskiego oraz Ministra Nauki i Informatyzacji prof. Michała Kleibera. Doceniając pracę polskiego środowiska naukowego włożoną w realizację projektu CLUSTERIX, prof. Michał Kleiber powiedział: „Pomysł (…) prosty, jednak jego realizacja – bardzo trudna. Naukowcy uczestniczący w projekcie stworzyli oprogramowanie, które jest w stanie tak zarządzać procesem obliczeniowym, aby poszczególne procesory nie powielały nawzajem swojej pracy”.

Projekt CLUSTERIX miał istotne znaczenie dla PIONIERowej społeczności, otwierając przestrzeń dla kolejnych wspólnych projektów, a w szczególności usługi obliczeń kampusowych U3, jako jednej z pięciu usług udostępnionych w ramach projektu PLATON. W stworzeniu usługi w latach 2009-2012 uczestniczyło 20 Jednostek Wiodących – członków Konsorcjum PIONIER. Liderem była Politechnika Częstochowska, ściśle współpracująca z PCSS w pracach rozwojowych i wdrożeniowych, którymi kierował profesor Roman Wyrzykowski wraz mgr inż. Markiem Zawadzkim (PCSS), jako zastępcą kierownika.

Rezultatem przedsięwzięcia była pierwsza w kraju chmura obliczeniowa dla potrzeb polskiego środowiska naukowo-akademickiego. Zbudowana infrastruktura obejmowała 20 klastrów lokalnych rozlokowanych w ośrodkach uczestniczących w projekcie i połączonych za pośrednictwem sieci PIONIER – 12 większych klastrów „XL” zawierających 48 serwerów oraz 12 mniejszych klastrów „L” złożonych z 30 węzłów. W sumie wspomniane klastry zawierały 1488 procesorów Intel Xeon (architektura Nehalem z czteroma rdzeniami) wspieranych przez 248 kart graficznych NVIDIA Quadro FX 580, które wchodziły w skład 496 serwerów kasetowych IBM HS22 oraz 248 serwerów IBM x3550M3 typu rack. Każdy klaster lokalny był wyposażony w macierz dyskową IBM DS3200 udostępniającą 48 lub 24 TB współdzielonej pamięci dyskowej. Serwery w klastrze lokalnym oraz ich współdzielona pamięć dyskowa połączone były siecią 10-Gigabit Ethernet. Maksymalna łączna moc obliczeniowa wszystkich węzłów wynosiła około 120 TFlops/s (bez uwzględnienia kart graficznych).

Stworzona infrastruktura obliczeniowo-usługowa była w stanie dostarczyć szerokiemu gronu użytkowników ze środowiska akademickiego i naukowo-badawczego specjalistycznych aplikacji na żądanie, zarówno w systemie MS Windows, jak i Linux, z uwzględnieniem wymagań i potrzeb konkretnych grup zawodowych w tych środowiskach. Wśród zaoferowanych w ten sposób usług w pierwszej kolejności należy wymienić:

• zdalną pracę z aplikacjami interakcyjnymi (graficznymi) w środowisku MS Windows, takimi jak np. Matlab/Simulink, Ansys/Fluent czy też narzędzia graficzne AutoCad, 3DstudioMax, Corel;
• uruchamianie na żądanie maszyn wirtualnych z systemem Windows lub Linux, stanowiących dedykowane środowisko pracy dla aplikacji użytkownika, np. naukowca, programisty czy projektanta;
• możliwość zestawienia wirtualnego mini-klastra, np. laboratorium dla grupy studentów lub naukowców korzystających z określonych aplikacji.

Aplikacje dostępne w usłudze kampusowej dzięki wieloletniej licencji i powszechności pozwoliły na kumulowanie doświadczeń i dobrych praktyk użytkowania profesjonalnych narzędzi komputerowych. Aplikacje te, często dobrze już znane użytkownikom z praktyki obliczeń na komputerach osobistych, mogły być wykorzystane do zadań o znacznie większej skali skomplikowania.

Zastosowaniu odpowiednich protokołów komunikacyjnych i opracowanego w projekcie oprogramowania zarządzającego oraz portalu internetowego zaimplementowanego z użyciem technologii Php/MySQL, pozwoliło zapewnić wygodny sposób korzystania z aplikacji przez użytkownika maksymalnie zbliżony do tego, z czym użytkownik miał do czynienia w przypadku swojego osobistego komputera. W szczególności, stworzone oprogramowanie zarządzające obejmowało system zarządzania kontami użytkowników i dyspozytor zasobów, który pozwalał m.in. na uruchamianie maszyn wirtualnych w środowisku wirtualizacyjnym MS Hyper-V. Po zaakceptowaniu przez system rezerwacji użytkownika, dokonywanych z użyciem interfejsu graficznego w postaci kalendarza, otrzymywał on dostęp do prostego panelu umożliwiającego uruchomienia wybranej wcześnie aplikacji lub maszyny wirtualnej. Aby użytkownik mógł skorzystać z wybranej aplikacji wystarczyło, żeby posiadał on komputer osobisty lub też komputer w laboratorium, na którym zainstalowano system operacyjny MS Windows lub Linux oraz przeglądarkę internetową. Komputer taki pełnił rolę terminala graficznego z zapewnionym dostępem do sieci.

Zagwarantowanie możliwości korzystania z zaawansowanych usług teleinformatycznych w dosłownie każdym zakątku kraju to ambitny cel, który stawiali sobie twórcy całego Projektu PLATON, w tym i usługi obliczeń kampusowych U3. Zapewnieniu jak najlepszej jakości dostępu do stworzonej chmury służyła pełna integracja z siecią Polskiego Internetu Optycznego PIONIER, sieciami miejskimi i regionalnymi. W trakcie realizacji projektu i po jego zakończeniu dużo wysiłku włożono w szkolenia dla użytkowników i akcje promocyjne. W rezultacie, jeśli liczba użytkowników usługi U3 na zakończenie realizacji projektu w czerwcu 2012 wynosiła około 1050, to w sierpniu 2014 wzrosła już do ponad 6200 zarejestrowanych użytkowników

Roman Wyrzykowski

Równolegle do zadań badawczych, laboratorium udostępnia usługi chmurowe opracowane w ramach laboratorium dla pozostałych labów i aktywności projektu. Wykorzystanie rozległej i szerokopasmowej sieci optycznej pozwala na dostarczenie mocy obliczeniowej, przestrzeni przechowywania oraz narzędzi dla przetwarzania i analityki danych, w skali odpowiednio dużej do charakteru badań prowadzonych w laboratoriach PIONIER-LAB.

Głównym celem Laboratorium Usług Chmurowych jest opracowanie innowacyjnych rozwiązań umożliwiających budowanie i udostępnianie niezawodnych, skalowalnych i efektywnych ekonomicznie platform chmurowych dla przetwarzania, przechowywania i analityki danych (ang. Platform as a Service).

Dodatkowo w tym labie badamy i opracowujemy mechanizmy dla zapewnienia wysokiej niezawodności usług i aplikacji uruchamianych na rozproszonej platformie chmurowej. Badanie stosowalności i ocena użyteczności tzw. systemów kontrolowanych programowo, w tym sieci (ang. SDN: Software Defined Networking) oraz systemów pamięci masowej (ang. SDS: Software Defined Storage) pozwala na elastyczne zarządzania infrastrukturą chmurową. Tym samym zapewnia to wysoką wydajność, efektywność ekonomiczną i niezawodność przetwarzania oraz przechowywania danych.

Opracowywane są też podejścia i dobre praktyki z projektowania, skalowania i zarządzania rozproszoną infrastrukturą chmurową i platformami chmurowymi, po to, aby zapewnić niezawodność, skalowalność i efektywność ekonomiczną.

Usługi dostępne w Labie 5 to m.in. maszyna wirtualna, czyli niewielkie środowisko bardzo dobrze sprawdza się jako środowisko testowe i na potrzeby laboratoriów. Z kolei usługa aplikacyjna jest rozszerzeniem usługi maszyna wirtualna o możliwość skorzystania ze zbioru aplikacji naukowych, a także z aplikacji instalowanych dla konkretnej grupy użytkowników na ich żądanie.

W labie zapewniane jest też środowisko chmurowe, integracja usług zewnętrznych czy obiektowy system składowania danych. Technologia ta znakomicie nadaje się do strumieniowego udostępniania materiałów dźwiękowych lub wideo czy archiwizacji, backupu i odzyskiwania danych po awarii.

Laboratorium Usług Chmurowych to też platforma kubernetes, czyli udostępnienie infrastruktury PaaS na potrzeby zbudowania wirtualnego środowiska pracy. Lab wspiera również obliczenia dużej skali, co pomaga w budowaniu środowisk przetwarzania, na które składają się środowisko chmurowe i komputerów dużej mocy.

Opr. Gabriela Jelonek, Mirosław Kupczyk

Zainstalowana aparatura umożliwia testowanie projektowanych rozwiązań pod kątem ich efektywności, np.: jak rozwiązania ICT wpływają na poprawę zdobywania umiejętności podczas kształcenia stacjonarnego. Sieciowy charakter platformy, czyli połączenie laboratoriów poprzez sieć światłowodową, pozwala na przeprowadzanie testów na odpowiednio reprezentatywnej grupie.

Celem budowy laboratorium jest stworzenie sieci otwartych przestrzeni dla naukowców i przedsiębiorców, umożliwienie naukowcom, start-upom i MŚP projektowanie, wdrażanie, testowanie i sprawdzanie poprawności nowatorskich rozwiązań oraz umożliwienie badań nad ich weryfikacją oraz oceną przydatności tych rozwiązań ICT. A wszystko to w kontekście dynamicznego rozwoju społeczeństwa cyfrowego, z wykorzystaniem usług sieciowych nowej generacji.

W szczególności, laboratorium czwarte umożliwi np.: badania nad skutecznością nabywania kompetencji cyfrowych przez nauczycieli oraz stanów emocjonalnych z tym związanych. Biorąc pod uwagę skutki pandemii oraz długotrwałej izolacji, a tym samym koszty społeczne i psychiczne jakie ponieśliśmy jako społeczność, a także zmiany jakie na stałe wpisały się w sposób nauczania czy pracy, prowadzenie badań nad skutecznością edukacyjną nowoczesnych metod nauczania, narzędzi i produktów, a w szczególności oceny i walidacji umiejętności nabywanych z wykorzystaniem zaawansowanych technologii, wydaje się być kluczowe. Umożliwia bowiem badania nad atrakcyjnością technologicznych narzędzi edukacyjnych oraz badania nad oceną zaangażowania i motywacji uczniów.

Laboratoria wyposażone zostaną w programowo-sprzętową platformę badawczą do zbierania i analizy danych biometrycznych z urządzeń takich jak eye-trackery, GSR, EEG czy moduły analizy emocji w oparciu o obserwację twarzy badanego. Platforma pozwali między innymi na zintegrowane zbieranie danych biometrycznych z zainstalowanych w przestrzeni laboratoriów sensorów, takich jak: wspomniane eye-trackery, czepki EEG, bransoletki biometryczne, sensory GSR, urządzenia do analizy mimiki i emocji użytkownika.

Poza tym równocześnie ze zbieraniem danych w czasie rzeczywistym możliwa będzie analiza i prezentacja on-line wszystkich danych zbieranych przez oprzyrządowanie. Zapewnienie interfejsu programistycznego dla eksportu w czasie rzeczywistym wszystkich zbieranych w systemie metryk, pozwoli na synchronizację względem globalnego czasu wszystkich zbieranych danych (ang. Time stamping).

Gabriela Jelonek

Smart Kampus jest laboratorium budowanym w oparciu o ideę „żywego laboratorium”. Oznacza to, że tworzy innowacyjny ekosystem, gdzie rozwiązania usprawniające życie w kampusie są rozwijane, testowane, wdrażane i walidowane przez użytkowników w tym samym środowisku, w którym później faktycznie będą zastosowane. Takie podejście daje szansę na aktywne włączenie docelowych użytkowników w proces badania zjawisk i wytwarzania rozwiązań ICT, co przekłada się na lepsze dostosowanie powstających rozwiązań do potrzeb i wymagań użytkowników końcowych. Zainstalowane zostaną urządzenia zbierające dane, w tym czujniki, rejestratory, urządzenia z przetwarzaniem brzegowym.

Laboratorium Smart City da również szansę na opracowanie ekosystemu dającego możliwość prowadzenia prac badawczo-rozwojowych z zakresu Internetu Rzeczy i infrastruktury Smart City w różnych obszarach aktywności człowieka np.: praca, nauka, pozyskiwanie informacji czy przemieszczanie się.

Takie innowacyjne rozwiązanie zbudowania „żywego laboratorium” pozwala na opracowanie kontrolowanego środowiska, umożliwiającego rozwój aplikacji i usług sieciowych wykorzystujących infrastrukturę Internetu Rzeczy w kontekście Smart City. Wdrożona platforma pozwoli na współdzielenie fizycznych i wirtualnych zasobów laboratorium, a tym samym tworzenie w ustandaryzowany i jednolity sposób nowych usług. Informacje zbierane w wielu źródłach to bardzo cenny materiał badawczy, który da możliwość analizy danych, a później na ich podstawie tworzenia usług i rozwiązań, które rzeczywiście będą sprawdzone i dostosowane do użytkowników.

Oprac. Gabriela Jelonek

PIONIER-LAB łączy 22 jednostki naukowe w oparciu o dedykowane zasoby sieci PIONIER i sieci MAN. Głównym celem budowy Rozproszonego Laboratorium Czasu i Częstotliwości (ang. Time & Frequency) jest zapewnienie dostępu do ultraprecyzyjnych sygnałów czasu i częstotliwości wszystkim użytkownikom sieci PIONIER niezależnie od ich położenia geograficznego. 

Laboratorium umożliwia dostęp do ultraprecyzyjnych sygnałów czasu i częstotliwości dla każdego zainteresowanego użytkownika. Ponadto nie wymaga od użytkowników takiego sygnału żadnej specjalistycznej wiedzy z zakresu metrologii czasu i częstotliwości oraz doświadczenia w obsłudze zaawansowanych urządzeń metrologicznych, w tym zegarów atomowych. Użytkownicy mogą wykorzystać takie sygnały zarówno przy prowadzeniu zaawansowanych badań naukowych, jak i przy tworzeniu własnych systemów synchronizacji dla celów komercyjnych. Rozproszone Laboratorium Czasu i Częstotliwości może stać się pomostem pomiędzy nauką a biznesem przy dystrybucji sygnałów czasu i częstotliwości.

Rozproszone Laboratorium Czasu i Częstotliwości dostarczy usługi związane z czasem i częstotliwością przesyłaną przez sieć do użytkowników. Jest to m.in. stemplowanie dokumentów czasem, dostęp do czasu urzędowego, synchronizacja rozproszonych eksperymentów badawczych (czyli eksperymentach prowadzonych w różnym miejscu, ale w tym samym czasie przez wiele podmiotów), testowanie i walidacja nowoczesnych systemów transmisji czasu i częstotliwości. Do każdego lokalnego repozytorium będzie transmitowany czas z aktywnego masera wodorowego umieszczonego w Głównym Urzędzie Miar w Warszawie.

Każde lokalne repozytorium będzie wyposażone w zegary atomowe służące jako rezerwowe wzorce czasu i częstotliwości, a także w szereg urządzeń pomocniczych, takich jak mikrosteppery, systemy synchronizacji GNSS, serwery NTP i PTP, dystrybutory 1 PPS i 10 MHz, multipleksery. Urządzenia te będą wspomagać dystrybucję i zapewniać kontrolę sygnałów czasu i częstotliwości.

Zegar atomowy o najwyższej możliwej dokładności dostępny komercyjnie – aktywny maser wodorowy będzie umieszczony w Poznaniu. W Warszawie i Gdańsku będą umieszczone zegary cezowe, a w ośmiu lokalizacjach – Koszalin, Olsztyn, Bydgoszcz, Białystok, Łódź, Puławy, Kielce i Rzeszów – zegary rubidowe.

Użytkownikom oferowanych będzie pięć usług: usługa wirtualnego zegara atomowego, usługa NTP (ang. Network Time Protocol), usługa synchronizacji czasu za pomocą protokołu PTP (ang. Precision Time Protocol), usługa czasu urzędowego i usługa stemplowania czasem dokumentów.

Oprac. Gabriela Jelonek

W tym numerze prezentujemy Państwu LAB pierwszy, czyli Laboratorium innowacyjnych technologii sieciowych.

PIONIER-LAB łączy 22 jednostki naukowe w oparciu o dedykowane zasoby sieci PIONIER i sieci MAN. Architektura Laboratorium innowacyjnych technologii sieciowych z jednej strony umożliwi prowadzenie autonomicznych badań dotyczących specjalistycznych technologii sieciowych, a z drugiej będzie integrować pozostałe laboratoria projektu PIONIER-LAB, tworząc sieć laboratoriów. Umożliwi wysokowydajną komunikację sieciową pomiędzy pozostałymi laboratoriami tworzonymi w ramach projektu PIONIER-LAB oraz zapewni ścisłą integrację wszystkich laboratoriów w jeden ekosystem badawczy.

Zapewnienie realizacji dostosowanych do indywidualnych potrzeb połączeń między laboratoriami różnego typu w projekcie PIONIER-LAB, otwiera nowe możliwości prowadzenia interdyscyplinarnych badań z zakresu tworzenia narzędzi dla społeczeństwa informacyjnego. Dzięki tej infrastrukturze możliwe jest szybkie i stosunkowo łatwe budowanie wirtualnych, rozproszonych laboratoriów, wykorzystujących dokładnie te zasoby, które potrzebne są w danej pracy badawczej. W istotny sposób wzmacnia efekt synergii prowadzonych badań i jest naturalnym elementem łączącym w całość poszczególne laboratoria projektu PIONIER-LAB.

Laboratorium innowacyjnych technologii sieciowych będzie wyposażone w zaawansowane urządzenia sieciowe, m.in.: systemy transmisyjne, przełączniki szkieletowe i dostępowe, urządzenia pomiarowe oraz oprogramowanie zarządzające. Wyposażenie to będzie połączone za pomocą infrastruktury światłowodowej PIONIER i będzie połączonym ekosystem sieciowym. W nim będzie możliwe testowanie i weryfikowanie nowych protokołów sieciowych, oprogramowania służącego to sterowania i zarządzania urządzeniami sieciowymi oraz aplikacjami sieciowymi. Laboratorium będzie także wykorzystywane do weryfikacji rozwiązań pod kątem współpracy z poszczególnymi elementami sieci (takimi jak: systemy dalekosiężnej transmisji optycznej, systemy transmisji pakietowej lub elementy monitorowania stanu infrastruktury pasywnej) lub aplikacjami usługowymi (np.: rozproszonymi usługami dostarczanymi przez systemy chmurowe).

Usługi tworzone w Laboratorium innowacyjnych technologii sieciowych

Dostępna w LABie usługa transmisji w technologii DWDM polega na zestawieniu połączeń typu punk-punkt w oparciu o infrastrukturę laboratoriów PIONIER-LAB, z wykorzystaniem systemu transmisyjnego DWDM. Połączenia zestawiane są w postaci dedykowanych lambd o przepustowości 100 Gb/s, 400 Gb/s lub 800 Gb/s, z wykorzystaniem pasma optycznego o określonym spektrum, bądź jako alien lambda, gdzie sygnał optyczny o określonej długości fali transmitowany jest do systemu DWDM bezpośrednio z systemu użytkownika/klienta. Usługa wspiera łączenie rozproszonych laboratoriów w sytuacji, gdy wymagane jest bezpośrednie połączenie systemów wrażliwych na nawet najmniejsze fluktuacje opóźnień transmisyjnych poszczególnych paczek danych.

Usługi transmisji danych w technologii MPLS to z kolei połączenie rozproszonych lokalizacji w spójny ekosystem. Usługi te mogą być realizowane na trzy sposoby. Pierwszym jest połączenie typu punkt-punkt, czyli szybka i wydajna transmisja ramek typu Ethernet pomiędzy dwoma lokalizacjami, niezależnie od typu i rodzaju protokołów warstw wyższych. Kolejnym jest wirtualna sieć warstwy drugiej łącząca wiele lokalizacji. Jest to transmisja ramek typu Ethernet pomiędzy wieloma lokalizacjami, niezależnie od typu i rodzaju protokołów warstw wyższych. Ostatnim będzie wirtualna sieć warstwy trzeciej, czyli transmisja pakietów IP, IPv6 lub MPLS pomiędzy wieloma lokalizacjami, niezależnie od typu i rodzaju protokołów warstw wyższych.

PIONIER-LAB zapewnia też prowadzenie badań nad technologiami wymagającymi dostępu do publicznych zasobów sieci Internet w warunkach rzeczywistych.

Wysoka dostępność i niezawodność dostępu do sieci Internet realizowana jest poprzez dedykowane i redundantne połączenia zestawione do największych operatorów tranzytowych typu Tier 1. Wymiana ruchu IP realizowana jest także poprzez krajowe i zagraniczne punkty wymiany ruchu (Internet eXchange), takie jak PLIX, AMSIX, DCIX i LINX, a także w postaci bezpośrednich peeringów z operatorami i dostawcami.

Kolejną zaletą jest wykonanie pomiarów sieciowych za pomocą aparatury do kompleksowej analizy, generowania i symulowania ruchu sieciowego. Prowadzenie testów i weryfikacji poprawności działania sieci nowej generacji na etapie ich instalacji, jak również podczas prowadzenia bieżących badań. Możliwość wykrywania nieprawidłowości w działaniu sieci oraz wykonywania pomiarów okresowych związanych m.in. z jakością usług lub zmianami poszczególnych parametrów. Usługa pozwala na diagnostykę sieci oraz modelowanie i symulację pracy sieci w ramach szerokiego ekosystemu transmisji obsługującego interfejsy o prędkości 100, 400 i 800 Gbit/s.

PIONIER-LAB umożliwia też badanie aplikacji i protokołów w środowisku typu IP Fabric. Środowisko badawcze udostępnia zaawansowane mechanizmy monitorowania i szczegółowej analizy przepływów danych z wysoką wydajnością, co pozwala na prowadzenie prac naukowych związanych m.in. ze skalowalnością aplikacji chmurowych.

Oprac. Gabriela Jelonek

Dziś na nowej platformie powinny być już dostępne prawie wszystkie materiały odziedziczone po Platon TV. Trwa obecnie ostateczna weryfikacja i poprawianie metadanych oraz dogrywanie ostatnich pojedynczych materiałów, których automatyczna konwersja nie powiodła się.

Krótka historia Platon TV

Telewizja Platon TV była częścią projektu PLATON, którego nazwa była akronimem od Platforma Obsługi Nauki. Projekt ten był finansowany z Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka, miał wartość 83 mln zł i był realizowany przez 22 instytucje – lidera projektu (PCSS) oraz 21 partnerów zwanych Jednostkami Wiodącymi. Zwieńczeniem projektu trwającego w latach 2008-2012 było wydarzenie „Roadshow PLATON” w 2012 r., podczas którego zaangażowani w projekt mogli pochwalić się znacznym kilkuletnim dorobkiem. W ramach projektu PLATON zbudowano pięć usług: U1 – Usługi wideokonferencji, U2 – Usługi eduroam, U3 – Usługi kampusowe, U4 – Usługi powszechnej archiwizacji oraz U5 – Usługi naukowej interaktywnej telewizji HD, czyli właśnie Platon TV.

Część telewizyjna PLATONa miała na celu stworzenie usługi naukowej interaktywnej telewizji HD w środowisku sieci PIONIER, zapewniając możliwość produkcji, składowania i udostępniania treści audiowizualnych zrealizowanych w technologii HD, o tematyce naukowej, dla środowiska naukowego i całego społeczeństwa. W ofercie programowej znalazły się reportaże, wywiady i inne materiały informacyjne prezentujące dorobek badań i trwające eksperymenty naukowe. W ramach projektu, oprócz samej infrastruktury informatycznej do dystrybucji treści, wybudowano sześć studiów telewizyjnych, 15 studiów nagrań, 2 repozytoria treści, wóz transmisyjny oraz wyposażono MANy w profesjonalny sprzęt produkcyjny. Zbudowano także kompetencje medialne, które członkom Konsorcjum PIONIER służą do dziś.

Konieczność modernizacji

Pod koniec 2017 r. w Konsorcjum PIONIER rozpoczęły się dyskusje i prace koncepcyjne nad przyszłością Platon TV w kontekście nowych wyzwań i projektów, a także rozwoju Konsorcjum PIONIER. W wyniku analizy technicznej stwierdzono, że konieczna jest modernizacja technologiczna usługi. Podjęto decyzję, że wystarczające będą dwa węzły brzegowe i jeden aplikacyjny w technologii wirtualnej dla portalu głównego oraz podobna infrastruktura na portal dla treści własnych MANów. Uproszczeniu zatem mogła ulec sieć dystrybucji.

Przygotowana została strategia rozwoju Platon TV, która została przyjęta przez Radę Konsorcjum PIONIER w 2019 r. Postulowała ona m.in. powstanie nowych cykli programowych, większy nadzór nad umieszczaniem materiałów w głównym portalu i modernizację samego portalu. Zgodnie z jej zapisami, w marcu 2020 r. uruchomiono nowy portal video pod adresem pionier.tv. W tym samym roku redakcja przeprowadziła kampanię informacyjną dotyczącą zmiany nazwy z Platon TV na PIONIER TV. W 2022 r. natomiast trwały prace i został uruchomiony nowy portal PIONIER TV Ośrodki pod adresem osrodki.pionier.tv.

O ile w portalu PIONIER TV treści są podzielone ze względu na przynależność do cyklu (czyli jest podział tematyczny), to w PIONIER TV Ośrodki materiały są podzielone według MANów, z których pochodzą.

Co teraz, czyli garść praktycznych porad

Zarówno repozytorium, węzły brzegowe, jak i inne serwery Platon TV zostały wyłączone lub są w trakcie wyłączania. Materiały oryginalne, tzw. mastery, czyli materiały wysokiej jakości w wersji przed enkodowaniem emisyjnym, zostały zarchiwizowane w PCSS. Wersje emisyjne zostały usunięte w związku z generacją nowych, na potrzeby PIONIER TV Ośrodki.

Serwery i inne urządzenia w MANach po Platon TV, które są własnością MANów, mogą zostać przez nie zagospodarowane w dowolny sposób. Rekomendujemy przeprowadzenie reinstalacji systemu na tych maszynach.

Wciąż istnieją jeszcze strony internetowe, a także artykuły, posty, newsy i podobne treści, w których wklejono odnośniki do materiałów video z Platon TV. Te linki już nie działają i rekomendujemy w miarę możliwości ich aktualizację, aby wskazywały na materiały w usłudze PIONIER TV Ośrodki.

Dziś na nowej platformie powinny być już dostępne prawie wszystkie materiały odziedziczone po Platon TV. Trwa obecnie ostateczna weryfikacja i poprawianie metadanych oraz dogrywanie ostatnich pojedynczych materiałów, których automatyczna konwersja nie powiodła się.

Należy zwrócić uwagę, że niektóre materiały MANów wyprodukowane w czasach Platon TV, były opublikowane jedynie na YouTube. Dotyczy to niektórych cykli, z których przykładowo większość odcinków opublikowano w Platon TV, a tylko kilka wyłącznie na YouTube. W takim wypadku, w PIONIER TV Ośrodki nie będzie takiego materiału i nie jest to błąd. Platforma PIONIER TV Ośrodki jest natomiast gotowa do wgrywania nowych materiałów video.

W PIONIER TV publikowane są materiały zamówione przez redakcję, a sporadycznie realizowane są tam także transmisje, jak np. EUSA Games Łódź 2022. Natomiast PIONIER TV Ośrodki zawiera treści dostarczone przez MANy. Oba portale są zintegrowane i z punktu widzenia odbiorcy końcowego stanowią jedną usługę PIONIER TV.

Marcin Dąbrowski

W razie pytań technicznych prosimy o kontakt z Marcinem Dąbrowskim z Poznańskiego Centrum Superkomputerowo-Sieciowego: mdabrowski@man.poznan.pl