Investigarea şi elaborarea infrastructurii integrate
a mediului unificat ”cloud computing” pentru a sprijini știința deschisă
Prioritatea strategică Competitivitate economică și tehnologii inovative
Cifrul proiectului în Registrul de stat al proiectelor din sfera științei și inovării – 21.70105.9ȘD
Organizația executantă: Universitatea de Stat din Moldova
Organizaţii partenere: Asociația RENAM, Institutul de Matematică și Informatica
Rezumatul proiectului
Universitatea de Stat (USM) și Asociația RENAM (RENAM) împărtășesc obiectivul de a elabora și oferi un mediu inovator Cloud federat cu utilizarea eficientă a resurselor hard si soft disponibile pentru promovarea conceptului de Știință deschisă, dezvoltarea tehnologiilor digitale în domeniile cercetării și educației (E&C) și rezolvarea problemelor care necesită calcul performant şi volume mari de date.
Proiectul îşi propune investigarea şi elaborarea unei infrastructuri de calcul cu realizarea a trei modele de servicii (software-ul ca serviciu – SasS, platforma ca serviciu – PasS, infrastructura ca serviciu – IasS) pentru utilizarea sistemelor de calcul de tip cluster a Universităţii de Stat din Moldova, a Institutului de Matematica şi Informatică și Asociația RENAM integrate in infrastructura distribuita. Astfel se v-a crea un serviciu Cloud potrivit pentru multe ‘job’-uri și pentru sprijinul științei deschise. Pentru aceasta se va realiza o analiză a resurselor hard si soft ale clusterelor paralele USM, Asociația RENAM și IMI cu scopul partajării resurselor coordonate și securizate. Vor fi determinate configurații corecte si optimale de resurse hard si soft ale clusterelor menționate pentru desfășurarea și operarea platformelor pentru suport al științei deschise. În cadrul proiectului se vor identifica acele caracteristici ale tehnologiilor Cloud prin care se pot aborda probleme de calcul performant pe clusterelor paralele USM, RENAM si IMI. Se va realiza un studiu asupra impactul virtualizării resurselor clusterelor menționate, funcționarii platformelor și instrumentelor de analiză și de stocare a datelor de volum mare (Jupyter Notebook, Elasticsearch, TrueNAS), aplicațiilor complexe bazate pe MPI, OpenMPI și mixte MPI+OpenMP. Se va elabora un sistem autonom de management al resurselor (RMS-Resource Managment System) hard și soft al infrastructurii Cloud creată. La fel vor fi elaborate programe de tip ‘benchmark’- uri pentru promovarea sistemul Cloud elaborat cu o performanţă deosebită pentru multe aplicaţii de tip MPI, OpenMPI, mixte MPI+OpenMP și a sistemului de calcul simbolic GridMatehematica. Proiectul își propune utilizarea tehnologiilor Cloud elaborate pentru aplicaţii ştiinţifice concrete, de exemplu, modelarea proceselor decizionale în situaţii de risc, conflict şi impact informaţional utilizând aparatul matematic al teoriei jocurilor și teoriei grafurilor.
Universitatea de Stat (USM) și Asociația RENAM (RENAM) împărtășesc obiectivul de a elabora și oferi un mediu inovator Cloud federat cu utilizarea eficientă a resurselor hard si soft disponibile pentru promovarea conceptului de Știință deschisă, dezvoltarea tehnologiilor digitale în domeniile cercetării și educației (E&C) și rezolvarea problemelor care necesită calcul performant şi volume mari de date.
Proiectul îşi propune investigarea şi elaborarea unei infrastructuri de calcul cu realizarea a trei modele de servicii (software-ul ca serviciu – SasS, platforma ca serviciu – PasS, infrastructura ca serviciu – IasS) pentru utilizarea sistemelor de calcul de tip cluster a Universităţii de Stat din Moldova, a Institutului de Matematica şi Informatică și Asociația RENAM integrate in infrastructura distribuita. Astfel se v-a crea un serviciu Cloud potrivit pentru multe ‘job’-uri și pentru sprijinul științei deschise. Pentru aceasta se va realiza o analiză a resurselor hard si soft ale clusterelor paralele USM, Asociația RENAM și IMI cu scopul partajării resurselor coordonate și securizate. Vor fi determinate configurații corecte si optimale de resurse hard si soft ale clusterelor menționate pentru desfășurarea și operarea platformelor pentru suport al științei deschise. În cadrul proiectului se vor identifica acele caracteristici ale tehnologiilor Cloud prin care se pot aborda probleme de calcul performant pe clusterelor paralele USM, RENAM si IMI. Se va realiza un studiu asupra impactul virtualizării resurselor clusterelor menționate, funcționarii platformelor și instrumentelor de analiză și de stocare a datelor de volum mare (Jupyter Notebook, Elasticsearch, TrueNAS), aplicațiilor complexe bazate pe MPI, OpenMPI și mixte MPI+OpenMP. Se va elabora un sistem autonom de management al resurselor (RMS-Resource Managment System) hard și soft al infrastructurii Cloud creată. La fel vor fi elaborate programe de tip ‘benchmark’- uri pentru promovarea sistemul Cloud elaborat cu o performanţă deosebită pentru multe aplicaţii de tip MPI, OpenMPI, mixte MPI+OpenMP și a sistemului de calcul simbolic GridMatehematica. Proiectul își propune utilizarea tehnologiilor Cloud elaborate pentru aplicaţii ştiinţifice concrete, de exemplu, modelarea proceselor decizionale în situaţii de risc, conflict şi impact informaţional utilizând aparatul matematic al teoriei jocurilor și teoriei grafurilor.
Necesitatea şi oportunitatea proiectului
Necesitatea proiectului este determinată de nivelul actual al dezvoltării sistemelor de calcul distribuit și performant şi de cerințele de calcul potențial infinite ale utilizatorilor, în timp ce resursele financiare ale acestora sunt finite.
Rezultatele proiectului vor spori în mod semnificativ capacitatea de aplicare în practică a sistemelor locale pentru rezolvarea unei game largi de probleme în diverse domenii științifice, educaționale și socio–economice. Crearea unui infrastructurii Cloud federat intre USM, Asociația RENAM si IMI va permite utilizarea in comun a resurselor de calcul in procesele de instruire si cercetare. Implementarea tehnologiilor Cloud în calculul de performanţă va micşora semnificativ costurile privind dezvoltarea (achiziţii de ‘hardware’ şi ‘software’) şi operarea zilnică a resurselor distribuite de calcul. Rezultatele proiectului vor permite comunității științifice din Republica Moldova să utilizeze, printr-un acces convenabil, la cerere, şi de la distanţă prin intermediul rețelelor, o mulțime configurabila de resurse partajate (rețele, servere, memorie externa, platformelor soft, aplicații si servicii) ce pot fi furnizate rapid, cu efort administrativ minim si minima interacțiune cu furnizorul. Middleware-ul de aplicație utilizate vor permite realizarea conexiunilor dintre diferitele platforme hardware si software pentru a satisface cererile utilizatorului şi să ofere o imagine transparenta si uniforma a resurselor existente.
Rezultatele ştiinţifice preconizate, cu evidenţierea gradului de noutate
Proiectul îşi propune obţinerea următoarelor rezultate ştiinţifice şi practice.
- Realizarea unui studiu teoretic si practic asupra impactul virtualizării resurselor clusterelor de tip HPC și serverelor virtualizate ale USM, Asociației RENAM și IMI asupra desfășurare platformelor open sourse pentru funcționării Open Research data repositories, sistemelor pentru Research Data analytics, aplicaţiilor MPI, OpenMP si mixte MPI+OpenMP. În rezultatul acestui studiu se vor face recomandări pentru utilizatori despre optimizarea proceselor de stocate / accesare a datelor științifice, transmitere/recepţionare a datelor astfel încât latenţa de comunicare să fie minimală şi vor fi rațional utilizate resursele sistemului de calcul distribuit inclusive HPC Cloud pentru analiza volumelor mare a datelor științifice. Elaborarea unui sistem autonom de management al resurselor hard şi soft ale sistemului de calcul distribuit inclusive HPC Cloud, care va permite furnizarea rapidă, cu un minim efort administrativ şi interacțiune minimă cu furnizorul a resurselor de calcul necesare.
- Determinarea configurații corecte si optimale de resurse hard si soft ale serverelor și clusterelor USM și Asociației RENAM/IMI pentru utilizarea lor in sistemul de calcul Cloud federat.
- Instruirea prin programe interactive a personalului din institutele de cercetare a Moldovei, angajaţilor universitari şi studenţi pentru a obţine abilităţi necesare de lucru în diverse medii de calcul distribuit, inclusiv HPC Cloud, vor îmbunătăţi eficienţa proceselor științifico educaţionale la universităţile din Republica Moldova şi România.
- Instalarea, dezvoltarea și aplicarea pachetelor soft (Jupyter Notebook, Python, Elasticsearch, euroCRIS, TrueNAS, etc.) pentru acumularea și analiza datelor științifice. Elaborarea algoritmilor paraleli pentru rezolvarea problemelor de luare a deciziilor în situaţii de risc, conflict şi impact informațional folosind aparatul matematic al teoria jocurilor şi teoriei grafurilor.
- Realizarea proceselor de analiza datelor și simulărilor experimentale pe sistemul Cloud elaborat.
- Organizarea procesul de instruire (prin seminare, cursuri etc.) pentru potențialii utilizatori.
Impactul științific, tehnologic, socioeconomic etc. al rezultatelor proiectului
- Rezultatele proiectului pot spori în mod semnificativ capacitatea de aplicare în practică a sistemelor locale de calcul distribuit și performant pentru rezolvarea unei game largi de probleme în domenii suportul științei deschise, proceselor educaționale, prelucrarea a datelor socio–economice.
- Pentru îmbunătățirea semnificativă a diferitelor tipuri de activități economice ale societăților comerciale și organizațiilor de stat pot fi utilizate rezultatele obținute în dezvoltarea sistemului software de susținere a proceselor de luare a deciziilor.
- Crearea sistemelor de tip Cloud prin integrarea infrastructurilor de calcul performant al USM şi Asociație RENAM/ IMI va avea următorul impact tehnologic:
- - va permite migrarea aplicaţiilor existente şi adaptarea acestora la mediul de calcul distribuit creat;
- - dezvoltarea, testarea şi depanarea platformelor soft pentru susținere proceselor de acumulare și analiza datelor științifice, aplicațiilor HPC complexe şi servicii conexe;
- Impactul socioeconomic al implementării tehnologiilor Cloud în calculul de performanţă se va manifesta prin micşorarea semnificativă a costurile privind dezvoltarea (achiziţii de ‘hardware’ şi ‘software’) şi operarea zilnică a resurselor distribuite de calcul ale USM şi Asociație RENAM/ IMI .
- Dezvoltarea de programe de instruire interactive pentru a sprijini dobândirea competenţelor teoretice şi practice necesare în utilizarea resurselor și serviciilor moderne pentru suportul științei deschise.
Perspective de valorificare a rezultatelor şi de continuare a cercetării prin cooperare naţională şi internaţională
Menţionăm următoarele domenii de aplicare practica a rezultatelor proiectului şi beneficiile științifice, economice și tehnice:
- Rezultatele proiectului pot spori în mod semnificativ capacitatea de aplicare în practică a sistemelor de calcul distribuit pentru rezolvarea unei game largi de probleme în domenii științifice, educaționale și socio-economice.
- Crearea sistemelor de calcul performant pentru Cloud federat prin integrarea infrastructurilor locale de calcul pot fi utilizate pentru:
- Desfășurare platformelor moderne pentru suportul științei deschise, migrarea aplicațiilor existente şi adaptarea acestora la mediul de calcul distribuit creat;
- Dezvoltarea, testarea şi depanarea sistemelor soft, aplicațiilor complexe pentru acumularea și analiza volumului mare a datelor și servicii dezvoltate in cadrul inițiativei Cloud-ul European pentru Știința Deschisă;
- Instruirea personalului din institutele de cercetare, angajaţilor universitari şi studenţi pentru a obţine abilități necesare de lucru în diverse medii Cloud pentru suportul științei deschisă.
- Pentru îmbunătățirea a diferitelor tipuri de activități economice ale societăților comerciale și organizațiilor de stat pot fi utilizate rezultatele obținute în dezvoltarea sistemului software pentru acumularea și analiza volumului mare a datelor științifice și servicii asociate.
Dezvoltarea de programe de instruire interactive pentru a sprijini dobândirea competenţelor teoretice şi practice necesare în utilizarea resurselor locale şi sistemelor de tip Cloud federat pot îmbunătăți eficiența proceselor științifico educaţionale.
Modul de aplicare a rezultatelor
Educaţie
- Utilizarea sistemului Cloud elaborat pentru procesul de instruire (prelegeri, lecții practice, laboratoare, teze de licență, teze de master, etc) în cadrul specialităților cu profil matematic, informatic si economic.
- Integrarea în procesele de instruire ale diferitor instituții de învățământ a sistemelor moderne din domeniul suportul științei deschise.
- Globalizarea procesului de instruire prin partajarea și utilizare în comun a diferitor resurse hard și soft ale organizațiilor din Republica Moldova și din străinătate.
Cercetare
- Utilizarea sistemului Cloud elaborat în procesul de cercetare în cadrul diferitor organizații științifice prin partajarea și utilizare în comun a diferitor resurse hard, soft și platformelor implementate.
- Integrarea în procesele de cercetare a sistemelor moderne de stocare și prelucrare a datelor.
- Globalizarea procesului de cercetare prin partajarea și utilizare în comun a diferitor resurse hard, soft și serviciilor ale organizațiilor științifice din Republica Moldova și din străinătate.
Economie
- Utilizarea sistemului Cloud elaborat în cadrul diferitor structuri economice prin partajarea și utilizare în comun a diferitor resurse hard și soft, serviciilor de stocare și analiza datelor.
- Integrarea în procesele economice a sistemelor moderne de acumulare și analiza datelor.
- Utilizarea sistemului Cloud elaborat la modelarea matematică a diferitor procese decizionale ale societăților comerciale și organizațiilor de stat.
Echipa proiectului
- Hîncu Boris, Director de proiect (USM)
- Bogatencov Petru, Cercetător științific coordonator (IMI, RENAM)
- Secrieru Grigore, Cercetător științific coordonator (IMI, RENAM)
- Calmîș Elena, Cercetător științific (USM)
- Buzatu Radu, Cercetător științific (USM)
- Nichita Degteariov, Cercetător științific stagiar (IMI, RENAM)