Descrizione della commessa "Metodologie, algoritmi ed applicazioni per Grid di collaborazione (ICT.P09.004)"

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  • Descrizione della commessa "Metodologie, algoritmi ed applicazioni per Grid di collaborazione (ICT.P09.004)" (literal)
Potenziale impiego per bisogni individuali e collettivi
  • Gli aspetti relativi all'e-science hanno possibili ricadute rispetto a diversi bisogni della società, quali ad esempio la creazione di struenti avanzati per la previsione di fenomeni in ambito idro meteorologico e loro applicazione a scopi di protezione civile. Questo aspetto è in particolare sviluppato nell'ambito del progetto europeo DRIHMS (www.drihms.eu) collegato a questa attività di ricerca e nell'ambito della collaborazione con il CIMA di Savona. Applicazioni di infomobilità e mobilità sostenibile. Esiste inoltre una capacità di risposte a bisogni individuali di formazione permanente in ambiti istituzionali e di impresa. (literal)
Strumentazione
  • Per quanto riguarda l'elaborazione distribuita (Grid e Peer to Peer) sono disponibili due cluster omogenei per un totale di 24 nodi di elaborazione (presso IMATI) e tre cluster eterogenei per un totale di almeno altri 25 nodi di elaborazione (uno presso IMATI e due presso IEIIT). Uno dei due cluster omogeni ha anche notevoli capacità grafiche particolarmente importanti per alcuni aspetti di visualizzazione di interesse di applicazioni distribuite collaborative oggetto della ricerca. Sono inoltre disponibili diversi strumenti software (libreire parallele ed altro). Questi cluster sono stati utilizzati per sperimentare soluzioni adatte allo sviluppo di un laboratorio per la simulazione in ambito industriale, in collaborazione con industrie liguri. Di recente i due cluster omogenei sono stati integrati nella Grid del progetto Grid e HPC. (literal)
Tematiche di ricerca
  • La principale tematica riguarda la programmazione di architetture di elaborazione innovative e in particolare di architetture parallele e distribuite. Gli aspetti considerati, riguardano i diversi livelli software che caratterizzano i moderni sistemi di elaborazione: dagli aspetti legati al funzionamento efficiente del sistema di elaborazione fino allo sviluppo di applicazioni in grado di sfruttare le caratteristiche di sistemi eterogenei. La ricerca affronta, in modo integrato, le seguenti tematiche: - Ambienti e strumenti per la programmazione efficiente di architetture multi-many core, incluso l'utilizzo di GPGPU; - Ambienti e strumenti software per sistemi distribuiti, in particolare per il Grid e il Cloud; - Valutazione delle prestazioni e gestione energetica efficiente di sistemi paralleli e distribuiti; - Qualità del Servizio e interoperabilità in ambito distribuito; - Algoritmi paralleli e distribuiti efficienti, con particolare attenzione per il trattamento di dati 3D, l'elaborazione di immagini e l'analisi di serie temporali; - Applicazione in diversi contesti tra i quali: bioinformatica, idrologia e meteorologia, infomobilità e logistica, e-learning, samrt grid. (literal)
Competenze
  • Alla commessa afferisce personale dell'IMATI e dello IEIIT (vedi i due moduli). I partecipanti hanno solide competenze nei settori dell'elaborazione parallela e distribuita. Tali competenze sono validate, oltreché da una pluriennale attività di ricerca, testimoniata dalla pubblicazione di lavori scientifici e partecipazione a progetti, dalla partecipazione ad editorial board di riviste internazionali, e a diversi comitati di programma di conferenze internazionali. Inoltre i ricercatori svolgono attività di tutor di dottorati, sono relatori di tesi di laurea, e docenti in corsi universitari e di specializzazione post laurea. Per quanto riguarda l'elaborazione parallela e distribuita le competenze riguardano, tra l'altro, la progettazione di algoritmi e librerie software (soprattutto per l'elaborazione di dati discreti, quali serie temporali e dati 3D), gli ambienti di programmazione, l'analisi delle prestazioni. I partecipanti hanno inoltre una solida esperienza nell'applicazione delle competenze disciplinari in diversi ambiti tecnico scientifici. Tali ambiti comprendono la bioinformatica, l'idro-meteorologia, l'infomobilità ed altro. (literal)
Potenziale impiego per processi produttivi
  • I risultati prodotti dalla commessa hanno un notevole potenziale di impiego. Settori attuali di impiego sono: Progettazione e realizzazione di e-infrastrutture per la ricerca in ambito meteorologico e idrologico. Applicazioni in ambito delle biotecnologie; Applicazioni per la simulazione in ambito industriale; Applicazioni nell'ambito dell' analisi idro-meteo sia per quanto riguarda la gestione di dati eterogenei sia per la progettazione e realizzazione di workflow di calcolo dinamici. Applicazioni di infomobilità. Applicazioni ICT in ambito marittimo. Analisi e studio di organizzazioni complesse. Internet del futuro. Gestione di sistemi complessi Computational steering; Servizi di calcolo on demand; E-business; Streaming over Grid. (literal)
Tecnologie
  • Metodologie e strumenti informatici e delle telecomunicazioni, a volte combinati con tecnologie di altre discipline. Programmazione parallela, distribuita e concorrente. Progettazione e sviluppo di middleware. Algoritmi per il trattamento di immagini e dati 3D. Protocolli di comunicazione. Strumenti per la simulazione di sistemi distribuiti. Strumenti per la simulazione di sistemi distribuiti. Calcolo ad alte prestazioni su architetture multi-many core. (literal)
Obiettivi
  • Utilizzando le competenze disponibili nell'ambito dell' e- science e dell'elaborazione distribuita gli obiettivi sono: sviluppo di algoritmi paralleli Grid aware; sviluppo di strumenti per la visualizzazione remota di dati a 3 e più dimensioni per applicazioni di e-science. Sviluppo di sistemi Grid collegati con reti di sensori e dispositivi mobili e qualità del servizio in questi ambienti. Sviluppo di nuove metodologie per la realizzazione del software per sistemi di calcolo ad alte prestazioni complessi. Sviluppo di metodi e strumenti per la valutazione delle prestazioni in ambiente Grid. Sviluppo di metodi e strumenti per la gestione efficiente dell'energia in ambiente Grid e parallelo. Utilizzo degli strumenti per la valutazione delle prestazioni e la gestione energetica per la definizione di strategie di scheduling in ambinte distribuito. Sviluppo di librerie parallele efficienti per l'image processing su GPGPU. Metodi e strumenti per l'interoperabilità in ambiente distribuito. Strumenti per la scoperta, selezione e monitoraggio di risorse in ambito Grid. Applicazione a diversi progetti finanziati dall'Unione Europea, dalla Regione Liguria da Ministeri e aziende (literal)
Stato dell'arte
  • La ricerca sullo sviluppo del software per sistemi paralleli e distribuiti è caratterizzata da una grande abbondanza di risorse hardware e dal crescente ruolo dei sistemi paralleli (anche per quanto riguarda il singolo processore), dall'eterogeneità dei sistemi, dallo sviluppo della rete che porta all'integrazione di sistemi, da una sempre maggior richiesta di efficienza e QoS, soprattutto dal punto di vista energetico, da una crescente domanda di software applicativo in grado di sfruttare le caratteristiche di questi sistemi. I principali paradigmi per la gestione di sistemi distribuiti sono il Grid , il Cloud e l'elaborazione Peer to Peer. La diffusione capillare del parallelismo è evidente pensando alla diffusione dei processori multi core e dall'utilizzo come sistemi general purpose di Graphical Processing Unit (GPU) parallele. Problemi aperti in questi ambiti sono: la gestione dell'interoperabilità; l'utilizzo efficiente e con caratteristiche di QoS delle risorse; il risparmio energetico anche attraverso software efficiente; lo sviluppo di algoritmi portabili ed efficienti; lo sviluppo di applicazioni in grado di sfruttare le caratteristiche dei sistemi considerati. (literal)
Tecniche di indagine
  • Il collegamento tra le attrezzature e le competenze è fornito nel nostro caso dallo sviluppo di adeguati strumenti software. Tali competenze esistono sia nel settore dell'elaborazione distribuita e parallela, sia per le applicazioni.Uno degli aspetti caratteristici di questa ricerca è mantenere il collegamento tra le architetture innovative di elaborazione e le competenze necessarie per lo sviluppo di adeguati strumenti software in grado di valorizzarne le nuove caratteristiche. L'indagine scientifica, nel nostro caso, affronta per prima cosa i problemi aperti nel settore di riferimento. Propone quindi soluzioni originali a tali problemi, attraverso l'applicazione di metodologie e competenze specifiche e passa poi alla verifica e al raffinamento delle soluzioni progettate attraverso lo sviluppo di adeguati strumenti software, sperimentati su architetture di elaborazione tra quelle considerate di riferimento. In modo complementare o alternativo possono essere impiegate adeguate tecniche e strumenti di simulazione. Un ruolo rilevante nel processo di validazione delle soluzioni proposte ha l'adozione degli strumenti software sviluppati in specifici contesti applicativi. (literal)
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