网格国际研讨会.ppt

Grid World China 2005网格国际研讨会,2005年4月6日/北京国际饭店,网格对推动国家信息化的重要作用,钱德沛中德联合软件研究所北京航空航天大学2005年4月6日,应用发展的趋势（1）,普适性涉及国家的运行管理、人民日常生活渗透社会各个角落以海量用户、海量装置、海量信息为特点移动性生活节奏的加快应用特性的需求,应用发展的趋势（2）,与环境的融合，对环境的感知对位置、环境性质等的感知对海量传感器、传感器网络的需求动态快速变化新的应用层出不穷现有应用要发展、更新,网格应应用需求而生,应用越来越依赖于网络环境，应用的复杂度超出以往任何时期，而且将越来越复杂应用环境的地理分布性、应用平台的异构性给应用开发、部署带来很大困难全国性、全行业性应用新老应用混杂异构平台不可能统一应用和应用依托的平台的动态变化没有新的技术支持，应用的复杂性将超过人的控制能力，制约应用发展应用需要有良好的平台的支持。应该有一层软件，使得应用看到的是统一的服务，彻底从物理细节和异构系统细节解脱出来。网格正是要提供这样一层抽象。,应用需求：地质调查（1）,三维地质结构的描述需要高性能计算能力的支持巨大数据量，原始数据资料和三维地质结构描述数据 原始数据到生成三维地质模型的数值模拟 复杂的资源评价过程需要高性能计算能力的支撑通过网格，应用可以共享国家高性能计算环境的能力，无须单独购买机器,应用需求：地质调查（2）,分布式的数据管理模式需要网格技术支持数据生产部门复杂的行政隶属关系、数据生产单位与数据应用单位之间的利益关系、数据的更新与维护过程、海量的数据产品等因素，决定了地质调查数据的分布式存储与更新模式国家地质调查资料更具有在空间上的分布特征，甚至表现出了强烈的三维空间性，网格技术与GIS技术的结合将为实现分布式地质调查数据的共享、在线处理与综合评价奠定坚实的基础 资源评价与数据处理过程对网格技术的需求数据拥有与资源评价过程的尖锐矛盾，网格是解决这一矛盾的有效办法在不侵犯数据资料拥有权的前提下，通过数据共享协议而获得数据资料的暂时使用权，完成基于自然单元的资源评价过程，既提高了资源评价的准确程度，也大大缩短了资源评价过程和效率,应用需求：气象预报（1）,对高性能计算资源的需求数值预报业务系统正在朝着高分辨率、高精度的方向发展，其极高的模式分辨率对高性能计算机都有着非常高的要求 集合预报技术所需的计算资源是一个同分辨率的预报模式运行所需的计算资源乘以样本数 气候预测预报的时间为月、季、年、百年以上，它不仅对计算能力，而且对海量处理能力也提出了巨大的需求精确预报对计算能力有很高要求奥运场地按时间、地点的天气预报,应用需求：气象预报（2）,集合预报研究对网格的需求集合预报系统一般包括扰动初值生成、模式预报、后处理、产品生成、可视化、检验评价等子系统，其运行流程极为复杂，存在着相互关联的动态结构由于气象研究人员分布在全国各地，大规模数值试验及实时交流的研究方式需要高效的人际沟通手段迫切需要利用网格技术建立一个综合的、可升级的集合预报协作研究环境，解决软件的协同开发、数据流的组织与管理、试验流程的管理等一系列技术问题按需数值预报系统也对网格技术提出需求使边远贫困地区获得服务,应用需求：生物信息学研究,应用需求：先进制造,数据共享和管理问题分布式环境下数据的统一管理、单一数据源等成为目前新产品研制必须要解决的问题。软件资源的合理利用问题软件的使用呈现周期性。处于需求高峰的单位不够用，而另一些研究单位过了软件使用的高峰期，软件大量闲置。从企业整体来看，一方面是即使大量投资后软件使用依然紧张，另一方面却存在软件的大量闲置，造成巨大的投资浪费。如何通过软件资源的合理调配和充分利用，集中行业资源，减少投资，已成为发展面临的重要问题之一。硬件资源的合理利用问题在各研究单位间共享硬件资源，则能大大缓解硬件资源短缺的现状并减少重复投资。,应用需求：现代服务业,社会保险、医疗、税务、物流需要不同部门间数据的交换、共享和一致性管理不同应用系统之间的协同,应用的共性需求,数据的广泛、安全、大规模的交换和共享高性能计算能力和计算资源的广泛、安全共享分布式、大规模应用之间的协同人之间的交互协同对资源的动态增减的管理应用的动态快速生成和动态部署,信息化进程中的问题（1）,基础设施投资巨大网络、通信、计算机、软件数以万亿的投资资源浪费严重设备更新周期短，折旧快维护费用高人力、水电、场地资源闲置现象严重,信息化进程中的问题（2）,数据难以交换共享数据割据在各个部门缺乏共享的技术和政策的保证应用支撑软件难以共享部门所有缺乏在网络环境共享的技术手段高质量人才不足的限制，缺少系统分析设计层次的人才网络环境下程序开发的人才既熟悉应用又熟悉信息技术的人才,信息化需要网格技术的支持,支持网络环境下应用的开发、验证、部署、运行的软件基础设施支持广域环境下动态资源管理，实现硬件、软件、数据、信息、知识有效共享支持人与人、系统与系统、程序与程序、人与机器之间在大地域范围内的有效交流和 通过网格形成支持应用的无所不在的普适计算环境,网格是什么？,网格是在网络之上运行的软件基础设施网格是连接、集成不同硬件系统、软件系统、应用系统的纽带、粘接剂网格是共同遵循的约定、标准网格是渐进发展的，不是一夜间出现的,网格不是什么？,网格不是网络，处于不同的层次网格不是计算机，至少目前阶段。是否有一天，我们熟悉的计算机不再叫计算机，而叫网格还要看发展网格不等于高性能计算，网格支持的是普遍的业务，不仅仅是高性能计算,网格和高性能计算机的关系,网格是将高性能计算机的能力送到用户去的手段高性能计算机是网格的引擎网格的发展对高性能计算机的发展提出新的要求能力、部署、访问、运行网格和高性能计算机应该相互促进，共同发展,网格和网络的关系,网络是网格的物理基础，没有高性能网络，网格的形态也较难体现网格对网络的发展有推动作用，网格应用的形态和传输的特点将启示网络的研究网络和网格是不同层次的事物，网格是直接支撑应用的，而网络主要实现系统间的高效灵活的数据传输，二者不是相互取代的关系,网格和网络中间件的关系,某种意义上说，网格和网络中间件都是为了解决异构系统的互通、互联、互操作网格的发展会借鉴网络中间件的经验和成果网络中间件存在标准、效率等问题标准不统一，导致在克服异构性的同时带来新的异构性，出现“中间件的中间件”层次越多，效率越低网格力图解决标准的问题，使得系统更加一致，效率更高网格和网络中间件会长期相互促进，共同发展,网格是技术发展的必然,网络环境为网格的发展提出要求，也提供条件，过去不能做或做不到的现在可以考虑了网络性能、网络的广泛覆盖软件中间件的发展使得有可能为应用提供平台支持不应该走修修补补的老路，应该考虑良好定义、规划、设计、实现的平台企业鉴于其自身利益和历史局限性，还不能独立完成开创新的平台的任务，需要学术界和产业界的合作,网格研究处于高潮还是低潮？（1）,美国是网格概念的发源地，制定了Cyberinfrastructure计划对于网格的批评正是去除泡沫，促使其健康发展的动力英国2004年-2014年发展规划已经肯定了e-Science的方向，网格是e-Science的支撑技术欧盟正在加大力度研究网格FP6对网格的重视运行的基础设施-EGEE,网格研究处于高潮还是低潮？（2）,亚太地区对网格很重视澳大利亚韩国日本新加坡中国台湾刚刚结束的GGF13举行了亚洲网格高峰会议，约定加强交流和合作,如何看待当前的网格研究？,从对网格过高的期望回归更为实际的期望不要炒概念，要在理论和技术上有真的突破需要扎实的工作，做出能说明问题的系统重视应用的牵引作用，通过应用显示网格的生命力结合国家重要需求，制定可行的长远发展计划，不应半途而废,如何判断网格技术成功与否？,应用是促进研究、检验研究效果的重要标准是否提高应用的质量是否提高应用的效率是否降低应用的成本是否降低应用的难度从而降低应用人才的门槛,网格应该提高应用的质量,原来无法实现的，利用网格技术现在可以实现全国性的、跨领域的应用应用间的协同原来难以实现的，利用网格技术可以容易地实现对资源的访问和利用,网格应该提高应用的效率,提高开发效率提高运行效率提高维护效率,网格应该降低应用成本,充分利用资源减少人力开销降低开发成本降低运行成本降低维护成本,网格应该降低应用的难度,网格应该面向那些熟悉应用但不熟悉信息技术的用户，帮助这些用户开发、运行其特定领域的应用系统网格应有效地降低应用开发的难度屏蔽异构系统的细节提供更高层次的工具网格应有利于大型工程的实施提供大量可以复用的服务提供更为系统的开发和实施方法,863计划在网格应用方面的实践,坚持需求牵引的原则以技术研究促进应用重视应用对技术研究的反馈和启示强调领域应用人员、计算机专业人员之间的合作,国家地质调查网格：网格环境与资源部署,分布式数据库,分布式数据库,分布式数据库,分布式数据库,分布式数据库,数据汇聚过程,资源评价与计算过程,国家地质调查网格：资源评价,国家地质调查网格：主要成果,华北平原地下水资源调查综合成果华北平原地下水质评价华北平原地下水水位动态预测华北平原地下水系统脆弱性评价长江中下游固体矿产资源评价,国家地质调查网格：主要成果,地质调查网格,提高应用质量以高性能计算能力支持新的资源评价模型实现区域性按需资源评价提高应用效率大大缩短评价周期，如地下水评价从三年缩短到几个月降低应用成本共享计算资源提供数据交换共享能力，充分利用分布在各地的数据资源降低应用难度使资源评价成为服务,新药发现网格,新药研制的核心之一是从大量的化合物样品库中发现有药理活性的化合物。利用高性能计算机进行虚拟药物筛选是一条崭新的途径。首先通过计算机筛选，可使得实际筛选的化合物集中几千倍，也就是说通过计算机几万个化合物的数据库的筛选，合成上百个化合物进行实物筛选即可。从国际上公布的计算机药物筛选的命中率为224，而常规药物筛选的命中率仅为0.010.001%。计算机的应用不仅可以成千上万倍的提高药物筛选的有效性，同时可以大量的减少新药研制的成本和时间。,新药发现网格,建立新药筛选应用网格,利用网格环境和网格计算资源提供新药筛选服务功能计算资源的利用是基于最大限度的利用网格的空闲计算资源的思想。凡是加入药物研发应用网格的计算机，其空闲计算资源就可能被应用；然而，一旦计算资源繁忙，新药发现网格应用就会自动让出计算资源，通过网格格点内和格点间的进程调整和负载控制来完成应用任务。,计算任务分发的结构,新药发现网格硬件平台,聚合了北京摩力克公司神威-256P集群、上海药物所神威-32A集群、香港大学计算机系Gideon Cluster在药物筛选应用软件开发方面，开发的分子库生成和优化软件已经定型，并且开发了具有独创性的新药分子筛选方法和程序在药物研究应用方面，糖尿病新药和抗关节炎研究进展取得重要进展，申请了发明专利,新药发现网格,新药发现网格,提高应用质量提供新药研制新手段提高应用效率大大加快药物化合物筛选的速度降低应用成本充分利用闲置的计算资源降低应用难度系统以服务形式提供药物研究人员和公司使用,建立集团网格平台，解决硬件资源共享针对航空制造行业大规模计算及数据处理等应用的特点，充分利用分布在各厂所的硬件资源，设计并实现一个计算网格平台，提高中航第二集团数字化研制生产能力。建立企业间许可证浮动，解决软件资源共享利用网格技术实现集团公司大量共享软件资源的整合，解决资源短缺，降低研制成本。建立数据网格，解决数据共享问题通过构建数据共享网格平台，实现集团公司各企事业单位之间异构PDM系统间共享设计与生产数据的共享。支持型号异地设计制造。应用上述平台，开发基于网格的应用系统,航空制造网格,跨企业的航空网格平台,初步构造了网格平台（三个异地集群）,数据资源管理示意图,跨企业的数据网格平台,优化后的铺层厚度变化图,优化前的铺层厚度变化图,蒙皮增重15%得到飞机的方向安定性导数指标提高20%,CZ,基于网格平台拓朴优化的应用,网格平台上实现的遗传算法计算流程,基于网格平台拓朴优化的应用,本地网格环境,输入数据,航空制造网格,提高应用质量实现新的优化算法支撑分布设计、仿真、测试提高应用效率提高飞机拓扑优化效率集团内部快捷的数据交换降低应用成本昂贵软件的共享计算机资源的共享降低应用难度一定程度上方便应用开发,网格推广使用的障碍,技术上还不成熟技术人才不足安全性有待提高政策、措施不配套商业模型不成熟观念上的障碍,网格的前途,人类追求更美好生活的愿望没有止境，因此应用的复杂程度和普及程度将不断提高应用对新技术的需求是无止境的，信息技术正在努力为应用提供无所不在的基础设施网格技术正是为了编织这样的基础设施的重要努力,我们的现状和未来,国家信息化的应用对网格技术有很大的需求我们已经在网格技术和应用方面投入相当力量，取得了初步成果，在国际上有了一定影响放弃这个方向，将使我们在这个领域的成果半途而废，丧失和世界发达国家同步发展的机会应该坚持若干年，使这个方向成长壮大，产生出能影响产业发展方向的成果,谢谢！,