Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Platforma HPC pentru activităţi de cercetare şi modelare ecologică

Marian StoicescuDirector DezvoltareAGER Business Tech

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Cuprins1. Introducere AGER și context proiect cu UAIC2. Ce este un HPC (cluster de înaltă performanţă), de ce este

necesar3. Domenii de utilizare HPC4. Utilizare în cadrul proiectului specific UAIC5. Utilizare HPC în cadrul mai larg al cercetarii şi monitorizarii

în domeniul protecţiei mediului şi a studiilor de ecologie6. Aspecte tehnice - paşii necesari în proiectarea unei structuri

adaptate scopului urmărit7. Cum vă poate ajuta AGER8. Alte componente ce pot fi utile în perspectiva proiectelor

derulate9. Concluzii

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Contextul proiectului

ACHIZIŢIE: Efectuată de Universitatea A.I. Cuza în cadrul proiectului mai amplu prin contractul de finanţare nr. MIS ETC 1150/07.05.2012 (PRUT RIVER) sub forma unei licitaţii publice deschise, publicată în SEAP sub numărul 145670 în septembrie 2013.

PROIECT: Centru pilot transfrontalier de resurse pentru prezervarea biodiversităţii acvatice a râului Prut (Resources pilot centre for cross-border preservation of the aquatic biodiversity of Prut River).

OBIECTIVE: Dezvoltarea în comun de către ţările riverane a resurselor ştiinţifice, umane şi logistice vizând monitorizarea, refacerea şi îmbunătăţirea resurselor acvatice ale râului Prut în condiţii climatice dificile şi/sau a unor ameninţări antropogene.

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Interconnect

Computenodes

Nod Cluster Managemen

tRoot

switches

Switch-uri Ethernet

Administration network (NIC1)

Console network ( ILO )

Service nodes

HPC Cluster: Schema Logică

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Schemă intuitivă

5

Nod Administrare

Admin

Services

Log-ins

Utilizatori

Conexiuni LAN

Display (multipanel)

Noduri vizu

alizare

Pixel Network

Cluster computing

Noduri aplica

ţiiServere

sistem de fişiere Lustre

Servere „Object

storage”

Servere Metadata

Masive de stocare

Magistrala de comunicaţii de viteza mare

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Clusterul HPC al Universității A.I. Cuza - ALGOL

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Obţinerea unor informaţii noi privind structura materiei şi legi universale.

Studierea la un nivel de detaliu imposibil de obţinut altfel a unor procese, fenomene, rezultate experimentale.

Simulări statistice ample cu corelari complexe, realizate în timp scurt ceea ce permite îngustarea ariei de investigaţie şi reducerea duratei obţinerii unor rezultate relevante.

Realizarea unor modele ştiinţifice pentru domenii cu interdependenţe insuficient cunoscute, astfel încât cât mai mulţi factori care infulenţează sistemul să fie descoperiţi şi inventariaţi.

Beneficiile utilizării clusterelor HPC

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Rafinarea rapidă a modelelor stiinţifice, astfel încât modelul odată pus la punct să poată fi folosit pentru simulare şi predicţie.

Preluarea unor modele disponibile gratuit în cadrul comunităţii stiinţifice şi adaptarea/aplicarea acestora pentru necesităţi specifice.

Proiectare apropiată de optim, în termen scurt şi fără reluare iterativă a unor etape de producţie ceea ce contribuie la reducerea costurilor de proiectare şi producţie

O mare diversitate de studii ce implică aspecte probabilistice complexe, calcule statistice, rezolvări prin metode numerice sau bazate pe metoda elementelor finite sunt realizate în timp util cu precizie de neegalat.

Beneficiile utilizării clusterelor HPC

Oil & GasGeologie

Industria Cinematografică

Gestiunea ciclului de

viaţă al produselor

Automatizarea

proiectării în

industria electronică

Finanţe Asigurări

Proiectare asistată(Prototipuri virtuale)

• Rezistenţă structuri• Mecanica fluidelor

• Studii impact

Servicii guvernamentale/Servicii Secrete/

Apărare

• Criptare• Simulări specifice• Predicţii statistice

• Rendering• Efecte speciale

• Studii seismice• Simulare

rezervoare

• Modelare financiară

• Predicţii şi analiză de riscuri

• PDM• PLM

• Fiabilitate

Cercetare ştiinţifică

• Domenii diverse• Fizica nucleară

• Biodinamică moleculară• Meteorologie

• Astrologie

Bioinginerie şi medicină

• Cercetare şi dezvoltare

• Teste clinice• Epidemiologie

• Analize complexe de date

• Verificare fezabilitate

• Proiectarea măştilor circuitelor integrate

Domenii de utilizare ale clusterelor HPC

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Utilizarea clusterului HPC de cătreUniversitatea A.I. CuzaScopul pentru care este folosit sistemul de High Performance Computing:

1. CERCETARE specifică obiectivelor proiectului transfrontalier pentru:

analiză de risc simulare a sistemelor biologice si ecologice cercetare în domeniul dinamicii moleculare analiza interacțiunii compușilor chimici cu materia vie la nivel

atomic, molecular și supramolecular modelarea unor căi și mecanisme de transducție a semnalelor

biologice.

2. DIDACTIC, pentru programe de master şi doctorat prin sprijin pentru discipline ca: Biomodelare, Algoritmi Genetici, Metode statistice aplicate în bioinformatică ș.a.

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Utilizarea clusterului HPC de cătreUniversitatea A.I. Cuza

Evaluarea interacţiunii la nivel molecular (dinamică) a unor compuşi cu caracter nociv (metale grele) cu potenţial ridicat de risc

Identificarea structurii genetice a populațiilor

Modelarea evoluției temporale a populațiilor

Identificarea relațiilor filogenetice Evoluția demografică a unor populații într-

un interval dat de timp Analiză filogeografică - reconstrucția

rutelor de dispersie si extindere a arealului anumitor specii

National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) Studii privind chimia specifică contaminării cu metale grele a apei

Materiale preluate de pe pagina web http://www.nersc.gov/science/environmental-science/chemistry-of-metal-contaminants-in-water/

Proi

ecte

sim

ilare

der

ulat

e

„Metals such as zinc and iron are essential nutrients for living organisms and their biological role is fairly well understood but much of the chemistry of their ions in solution has not been explained from first principles. Detailed understanding of solvation processes (those occurring when heavy metals dissolve in water) is crucial for understanding the transport of toxic materials. The detailed structure of the hydration region surrounding an ion is difficult to observe experimentally placing more importance on accurate simulation studies.”Separate studies of iron, zinc, and uranium have been published using NERSC as well as other computational facilities. A system with one iron ion and 64 H2O molecules (517 electrons) was simulated for 30 picoseconds, which was five times longer and involved two times more H2O’s than had been done previously. This study clearly demonstrated the importance of the first-principles approach afforded by the use of extreme scale computing. Two different NWChem ab initio-DFT analyses of the uranium oxide ion (UO22+), one with 64 water molecules for 22 ps and one with 122 waters for 9 ps were also carried out. These were extremely-demanding simulations due to large number of water molecules and long integration times. The results helped explain X-ray spectra but also revealed additional structural features.”

Institute of Environmental & Human Health:Evaluarea riscului ecologic privind efectul percloratului de amoniu asupra peştilor, amfibiilor şi a mamiferelor mici

Materiale preluate de pe pagina web http://www.serdp.org/Program-Areas/Environmental-Restoration/Risk-Assessment/ER-1235

Proi

ecte

sim

ilare

der

ulat

e

„The perchlorate anion is extremely water-soluble and environmentally stable, resulting in rapid movement through groundwater and surface water. Perchlorate disrupts normal thyroid function in exposed organisms. In contrast to the wealth of human health data available for perchlorate, little data exist on the potential ecological effects of environmental perchlorate contamination. The focus of this project was to expand the knowledge base for environmental perchlorate contamination issues using field and laboratory studies designed to characterize and quantify ecological risks associated with distribution and movement of perchlorate in ecosystems.”„Ecological receptors deemed to be at risk from exposure to perchlorate were identified through a number of inter-related sub-projects including analytical, terrestrial, and aquatic toxicology as well as ecological modeling.Important routes of exposure and potential food web-related exposure pathways were determined. Sensitive markers of perchlorate-related toxicity were used to assess ecological impacts of perchlorate exposure. Movement of perchlorate within abiotic and biotic components of the ecosystem was assessed with ecological modeling. Long-term risks to exposed populations were evaluated using individual-based population models driven by inputs specific to perchlorate and the site-specific abiotic conditions.”

Materiale preluate de pe pagina webhttp://spie.org/x37204.xml?highlight=x2416&ArticleID=x37204n=2012

„Creatures as varied as salmon, honeybees, and migratory birds such as European robins have an intriguing ‘sixth’ sense that allows them to distinguish north from south. Yet despite decades of study, the physical basis of this magnetic sense remains elusive.”„Previous work has shown how such a compass could be realized through light-induced electron-transfer reactions in cryptochrome. We have now modeled the effect of orientational disorder of the protein in retinal cells on compass acuity. We found that moderate alignment of cryptochromes is sufficient for a reliable vision-based magnetoreception system. Our next step is to connect the angular sensitivity of the vision-based magnetic compass quantitatively to the pattern in a bird's field of vision. We want to understand in precisely which part of the photoreceptor cell cryptochrome is expressed and how it is connected to the cell membrane. Coupling of cryptochrome to visual transduction is also still hypothetical and subject to further investigation.”

Frankfurt Institute for Advanced Studies:Înţelegerea modului în care navighează păsările călătoare

Proi

ecte

sim

ilare

der

ulat

e

Materiale preluate de pe pagina web http://www.ks.uiuc.edu/Highlights/index.cgi?section=2012

„Beyond vaccination, front-line therapies such as the neuraminidase inhibitors Tamiflu and Relenza have proven to be of limited effectiveness due to the evolution of drug-resistant influenza mutants. Therefore, a need exists for the development of new therapies to circumvent these resistance mechanisms. Computational biologists employing NAMD and VMD used molecular simulations to uncover the key role that water plays in mediating how well antiviral drugs can bind to proteins of the influenza virus. This investigation, reported recently, reveals that amino-acid mutations responsible for drug resistance act by reshaping the local electric field and also by permitting infiltration of water within the otherwise hydrophobic drug binding pocket. These mutations thus induce drug resistance in much the same way as inverting the polarity of a magnet can repel rather than attract. These findings are expected to help guide the design of novel drugs with increased antiviral efficacy.”

Universitatea din Illinois: Modelare moleculară pentru răspuns rapid la ameninţările virusului H1N1

Proi

ecte

sim

ilare

der

ulat

e

Materiale preluate de pe pagina web http://www.prace-project.eu/IMG/pdf/bert_jagers_-_deltares_compatibility_mode_.pdf

Partnership for Advanced Computing in Europe: Suită de modelare hidrodinamică a râurilor – Delft3D

Disp

onib

il în

com

unita

tea

ştiin

ţifică

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

17

Modelul stratificat al elementelor componente

Based on SB/IVB/Abu Dhabi/ARM

Elan

Bioscience, Engineering, GeoScience, ...

Platforme Cluster

Interconnect

Drivere, protocoale

Local, NFS, Parallel File SystemsSistem de fișiere

Aplicații

Job scheduler, MPI, MLIB, Dev toolsMiddleware

MPI TCP/IP

Ethernet

Cluster Mgmt CMU or open source OSCAR/ROCKS

Linux, WindowsSistem de operare

Infiniband

Paşii de urmat pentru proiectarea unui cluster HPC

Soluții Integrate

Securitate# Security Information Management# Security Event Management# Protecție fizica și control acces# Soluții supravehere video# Soluții de securitate integrate# Soluții de securitate de nișă

Software# Sisteme de Operare# Decision tools# Business Modelling# Software Securitate# Software Traducere# Soluții Open Source

Hardware# Notebook |Desktop# Servere# Statii grafice # Printing | Info-Kiosk

Cu ce vă poate ajuta AGER

Consultanță

Networking

Servicii # Videoconferință și Teleprezență # Comunicații și rețele # Infrastructură IT de nivel enterprise # Document Management # Management de proiect # Mentenanță # Outsourcing

Soluții moderne pentru Data Center# Proiectare și amenajare data center# Consolidare data center - storage SAN; tehnologii de migrare din data center # Disaster recovery # Securitate fizică și IT# Virtualizare# Networking

Soluții pentru achiziții de date şi gestiune „Big Data”

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Soluţii de colaborare transfrontalieră

Soluţii de teleconferinţă profesionale

Soluţii pentru bibliotecă digitală

Sisteme expert pentru traduceri de specialitate

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Rezumat Realizarea achiziției cluster HPC al Universității

A.I. Cuza - un succes!

Clusterul HPC este o unealtă de care proiectul Centru Pilot Transfrontalier pentru râul PRUT dispune în acest moment, efortul pentru atingerea obiectivelor este mult mai amplu

AGER Business Tech vă stă la dispoziție cu efectivele sale, forța inovatoare în proiecte, tenacitatea sa în atingerea obiectivelor pe care le fixați pentru proiectele derulate!

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.ro

Au ales AGER Business TechGuvern și Administratie Publică

MAI - Inspectoratul General al Poliției Române Senatul României Inspectoratul General pentru Comunicații și ITBanca Națională a României Inspectoratul General al Poliţiei de Frontieră Serviciul Român de Protecție și PazăANRSPSAdministrația Națională a Îmbunătățirilor Funciare Agenția de Plăți pentru Dezvoltare Rurală și Pescuit Romsilva Autoritatea Rutieră Română Societatea Română de Televiziune Societatea Română de Radiodifuziune

Sectorul Educational

Universitatea Alexandru Ioan Cuza IașiAcademia Română Academia de Studii Economice Şcoala Naţională de Studii Politice şi Administrative Universitatea de Medicină şi Farmacie "Gr.T. Popa" Universitatea de Medicină și Farmacie "Victor Babeș" Universitatea din Craiova Universitatea "Lucian Blaga" Sibiu Universitatea „Petru Maior” Târgu-Mureş Universitatea Tehnică Cluj Napoca

Experiența AGER în dezvoltarea și implementarea de proiecte complexe poate fi certificată de partenerii noștri, companii și organizații guvernamentale și din domeniul administrativ, furnizori de servicii publice, companii private din diverse domenii de activitate.

Sectorul Energetic: Electrica S.A., ENEL, S.N. Nuclearelectrica, CNE Cernavoda, FCN Pitești, Complex Energetic Turceni, Transelectrica S.A., Romgaz S.A.Servicii: Prospectiuni S.A., Metrorex, RATB

Noi optimizăm investiţia ta în IT&C. Proiectăm şi implementăm soluţii dedicate.

www.ager.roMarian Stoicescu

Director Dezvoltaremarian.stoicescu@ager.ro

Întrebări?

Credeți că putem ajuta și în proiectele dumneavoastră?