SPACI + HP

La società dell’informazione ha inaugurato nuove economie di scala. Il cambiamento ha generato innovative modalità d’approccio alla conoscenza, in un’ottica di condivisione delle risorse sempre più pervasiva. Il Grid Computing rappresenta l’ultima frontiera di un circolo virtuoso, capace di razionalizzare e ottimizzare i sistemi informativi attraverso l’aggregazione virtuale delle risorse computazionali e applicative. L’Italia è avanti a molte altre nazioni europee e, sorpresa, il triangolo d’oro si trova nel Sud del Bel Paese. Qui ha preso il via il consorzio SPACI, centro di competenza sul Grid Computing, in cui sono coinvolti i poli universitari di Lecce e Cosenza che, con HP Italia, si sono fatti promotori di una nuova cultura tecnologica e scientifica, mettendo al servizio della ricerca pubblica e privata la più grande infrastruttura Grid operativa nel Mezzogiorno d’Italia.

La vera rivoluzione tecnologica avvenuta agli inizi del secolo scorso non è derivata all'invenzione dell'elettricità ma dallo sviluppo delle tecnologie associate per la sua distribuzione e trasmissione su vasta scala geografica.
A causa dello sviluppo di queste tecnologie di power grid, infatti, è possibile oggi disporre di servizi standardizzati a basso costo che consentono un accesso pervasivo eaffidabile all'energia elettrica.
Giovanni Aloisio, full professor of Information Processing Systems dell’Università di Lecce e presidente SPACI

SPACI è l’acronimo di Southern Partnership for Advanced Computational Infrastructures, un progetto nato per promuovere la ricerca applicata sul Grid Computing e favorire il trasferimento tecnologico dal mondo accademico e della ricerca al mondo dell’impresa e delle grandi Istituzioni Nazionali di Servizio. Presentato al Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca (MIUR), dall’ISUFI Center For Advanced Computational Technologies dell’Università di Lecce, dal Centro di Ricerche per Calcolo Parallelo e i Supercalcolatori (CPS/CNR) di Napoli ora ICAR-CRN, dal centro di eccellenza MIUR della Ricerca sul Calcolo ad Alte Prestazioni dell’Università della Calabria, il progetto ha poi dato vita a un consorzio, nato nel 2004, che comprende le Università di Lecce e della Calabria, Hewlett Packard Italia e la società consortile Spaci S.r.l. in cui operano prevalentemente giovani laureati provenienti dalle Università della Calabria, della Campania e della Puglia con una particolare qualificazione nel settore dell’Ict, del calcolo parallelo, distribuito e del grid computing. Il consorzio è affiancato da alcuni partner tecnologici di alto profilo come Intel, Msc Software e Nice ma è HP Italia, in qualità di partner strategico e tra i soci fondatori del progetto che, oltre a promuovere lo sviluppo e il supporto delle tecnologie di Grid Computing e il loro utilizzo nei più svariati contesti applicativi, garantisce un valore aggiunto dal punto di vista operativo attraverso servizi di supporto e d’impianto relativamente a tutta la rete di computer di SPACI, grazie alla struttura Emea denominata Hp Collaboration and Competency Network e all’Hp Technical Computing Team (HPC).

È Giovanni Aloisio, full professor of Information Processing Systems dell’Università di Lecce nonché presidente SPACI a illustrare lo scenario di contesto.
“La vera rivoluzione tecnologica avvenuta agli inizi del secolo scorso non è derivata all'invenzione dell'elettricità ma dallo sviluppo delle tecnologie associate per la sua distribuzione e trasmissione su vasta scala geografica.

A causa dello sviluppo di queste tecnologie di power grid, infatti, è possibile oggi disporre di servizi standardizzati a basso costo che consentono un accesso pervasivo e affidabile all'energia elettrica. Si sta assistendo oggi alla stessa evoluzione tecnologica per ciò che concerne i sistemi di calcolo e, più in generale, le enormi quantità di dati e informazioni associate a contesti di tipo scientifico ed conomico-finanziario. Le griglie computazionali, o il grid computing che dir si voglia, rappresentano oggi la punta più avanzata della ricerca nel settore dei sistemi eterogenei e distribuiti su vasta scala geografica. L’infrastruttura grid di SPACI, con una capacità di 1.837 Gflops, costituisce un modello d’eccellenza nell’Italia meridionale, rivolgendosi a un contesto nazionale e internazionale”.

I protocolli del progetto spaziano nei campi applicativi più diversificati, dal remote sensing (grid per l’acquisizione dinamica, il processing on demand e il delivering di immagini rilevate) al medical imaging (grid per la gestione, catalogazione, analisi e visualizzazione 2D/3D di
immagini biomediche) con applicazione di realtà virtuali per simulazioni chirurgiche, ma i campi della ricerca applicata in SPACI comprendono una pluralità di divisioni specializzate:
Climatology and Atmosphere Physics (grid per applicazioni di meteorologia e dispersione dello strato limite atmosferico), Motor Industry (grid per applicazioni di fluidodinamica per simulazioni di flussi in camere di combustione, ovvero sistemi di turbo macchine a combustione interna), Nantotechnology (grid per il calcolo delle proprietà strutturali, elettroniche ed ottiche di molecole organiche).

“La partecipazione attiva di HP al consorzio SPACI non è stata solo a livello di sponsorship
economica e tecnologica - puntualizza Aloisio - ma ha giocato un ruolo strategico come trait d’union verso alcuni player del mondo Ict e importanti referenti del mondo industriale. Il consorzio SPACI è fortemente coinvolto nei settori della biomedicina, dell’industria, del finance e dell’osservazione della terra, attraverso progetti realizzati su scala nazionale e comunitaria europea. HP per tutta l’attività consortile costituisce una grossa risorsa in termini di expertise e di know-how, contribuendo a potenziare la qualità dell’offerta di SPACI”.

Grid computing, quando la filosofia diventa tecnologia

Il grid computing può essere visto come un approccio tecnologico di un preciso modello culturale.
“Come studiosi siamo partiti da un semplice presupposto - spiega Aloisio: facciamo scienza,
facciamo ricerca e abbiamo delle macchine, perché non condividerle? A differenza dell’industria, infatti, nella scienza non ci possono essere barriere perché ogni risultato deve poter essere condiviso. In un mondo ormai così competitivo gli scienziati possono cambiarne la filosofia, favorendo un libero e proficuo scambio in nome della conoscenza. Il nostro business è quello di fare ricerca e di portare innovazione.
Per ottenere questi risultati bisogna aggregarsi e questo non è facile, ma chi ha in dotazione degli strumenti non può permettersi il lusso di detenerne l’esclusiva, anche perché la rapida obsolescenza delle macchine impone grossi investimenti con un Roi sempre più basso”.

Il grid computing altri non è che l’applicazione infrastrutturale di quella logica di condivisione delle risorse che, perseguendo i migliori criteri di razionalizzazione e ottimizzazione dell’Ict, consente di utilizzare la potenza di elaborazione di una serie di computer collegati in rete via Internet, dividendo i processi di calcolo e di memoria secondo nuove regole di distribuzione.
Grazie alle griglie computazionali è possibile raggiungere altissimi livelli di potenza a cui possono liberamente accedere i partecipanti di una comunità scientifica o privata che, in altro modo, non potrebbero mai farne uso se non a fronte di investimenti molto consistenti.

La necessità di forti potenze di calcolo, infatti, segue alcuni picchi di lavorazione ma, come sanno gli addetti al settore, per gran parte del tempo le macchine vengono sottosfruttate rispetto alla loro capacità effettiva perché impiegate solo per una minima parte delle loro performance reali.
La possibilità di sfruttare all'interno di ambienti complessi grandi network composti da sottoreti di server appartenenti ad aziende ed entità differenti consente a tutti gli attori coinvolti di far lavorare congiuntamente processori distribuiti sia a livello di cluster, ovvero un grappolo di computer, che di rete, potendo contare su un numero più elevato di risorse del sistema.

I vantaggi di una piena condivisione delle risorse

Riassumendo, il grid computing è una formula per riallocare le risorse e per sfruttarle al meglio, utilizzando per l’elaborazione di processi complessi anche quelle macchine che da sé sole non avrebbero la necessaria potenza. Un cluster di computer fisicamente vicini e interconnessi che si suddividono i compiti, infatti, è in grado di elaborare operazioni in parallelo e in meno tempo rispetto a un unico computer dotato di multiprocessore.
A questo va aggiunto che sotto l’egida del libero scambio si trovano a convergere altre filosofie operative, come gli standard aperti di Internet, Linux e l'open source, che rendono possibile l'accesso attivo da parte di tecnologi e di scienziati all'innovazione diffusa nelle architetture informatiche in un ottica di osmosi e di interscambio ad ampio raggio.

“Un altro vantaggio del grid computing - ribadisce Aloisio - è la modalità di accesso alle risorse. La connessione alle macchine distribuite anche nelle zone geograficamente più remote non richiede né password, né codici identificativi né l’appoggio a diversi account. Sulla grid, infatti, sussiste un concetto di trasparenza per cui ogni volta che mi connetto sulla griglia ho un unico account e, attraverso tutti i relativi protocolli di security annessi e connessi, mediante interfacce di altissimo livello posso far partire i processi di elaborazione come se tutte le macchine fossero tutte in un unico luogo”.
I ricercatori che collaborano con SPACI, infatti, stanno lavorando sullo sviluppo di portali userfriendly (Ogsa compliant) per l’accesso efficiente e sicuro a grid environment,oltre che all’acquisizione, gestione e schedulazione delle risorse, alla sottomissione di job e staging dei dati nonché alla messa a punto di grid information server avanzati. L’attività di ricerca punta alla valorizzazione e al trasferimento tecnologico e di formazione nelle aree delle basi di dati e della conoscenza, dell'intelligenza artificiale, dei sistemi multimediali, del software matematico per la modellistica e la simulazione, della visione artificiale relativamente a sistemi di computazione ad alte prestazioni, calcolo parallelo, ambienti, protocolli e tecnologie avanzate per reti di elaboratori e per Internet nonché sistemi informatici intelligenti e a funzionalità complessa.

HP Advanced Grid Strategy

“Un altro grosso vantaggio della presenza attiva di HP all’interno del Consorzio - racconta Aloisio -è stata la possibilità per i tre poli universitari di entrare nel HP Collaboration Competence Network, una realtà finalizzata all’interscambio di competenze e alla risoluzione di una variegata casistica di problematiche software o relazionate alle performance delle macchine, in funzione di un’evoluzione del Grid Computing di nuova generazione”.

HP, infatti, che da tempo lavora sulle griglie computazionali, ha sviluppato un’architettura virtuale che comprende servizi per la protezione dei dati e la loro replicazione per i server e per lo storage e diverse utility software di controllo e di riconfigurazione automatica che consentono il partiziona- mento automatico delle risorse del data center in base alle esigenze di calcolo e di storage delle applicazioni.

Battendo la strada di una piena condivisione delle risorse It tra i membri di una organizzazione virtuale all’insegna della massima sicurezza, HP ha realizzato un’innovativa architettura software, l’Advanced Grid Strategy, abilitando la propria infrastruttura tecnologica in chiave di Grid Computing.
Le risorse condivise diventano Grid Services, e il ventaglio delle opzioni comprende la capacità elaborativa dei computer, lo spazio di memoria, i database o le applicazioni, in una logica perfettamente allineata al concetto di Adaptive Enterprise promosso dalla società e che si propone come un insieme di soluzioni e servizi atti a supportare le imprese nella pianificazione, nello sviluppo e nella gestione del cambiamento attraverso una stretta connessione tra processi di business e ambiente It.

Una volta inseriti all’interno dell’architettura, questi elementi possono essere gestiti secondo diverse modalità: registrati, rilevati automaticamente, acceduti da remoto, condivisi, aggiornati o monitorati. Tramite l’adozione nativa degli standard per il grid computing, HP intende semplificare l’utilizzo e la gestione di risorse It distribuite a livello di cluster locali e in ambito geografico, attraverso l’integrazione di standard industriali già esistenti, tra cui il Global Toolkit e l’Open Grid Services Architecture (Ogsa) in tutte le sue linee di prodotti per la gamma enterprise. L’obiettivo? Puntare sulla strada delle soluzioni aperte, inaugurando nuovi
standard di mercato al servizio dell’innovazione.

La ricerca applicata al servizio delle imprese

Un altro grosso vantaggio della presenza attiva di HP all’interno del Consorzio è stata la possibilità per i tre poli universitari di entrare nel HP Collaboration Competence Network, una realtà finalizzata all’interscambio di competenze e alla risoluzione di una variegata casistica di problematiche software o relazionate alle performance delle macchine, in funzione di un’evoluzione del Grid Computing di nuova generazione.
Giovanni Aloisio, full professor of Information Processing Systems dell’Università di Lecce e presidente SPACI

“Attualmente SPACI ha diverse attività in corso - commenta Aloisio - tutte finalizzate a favorire l’innovazione e la competitività del sistema Italia: astrofisica computazionale e dinamica dei fluidi per lo studio delle turbolenze; chimica quantistica molecolare; automi cellulari e loro applicazione a sistemi complessi del territorio come vulcani, frane, inquinamento e via dicendo; modelli stocastici per le previsioni dei mercati finanziari che rispondono alle esigenze della finanza quantitativa; logistica computazionale per la pianificazione di reti di trasporto; algoritmi e software per la gestione delle risorse di grid mediante tecniche di scheduling basate su algoritmi di ottimizzazione su reti”.

I paradigmi della ricerca, il know-how dei partner coinvolti e le risorse computazionali e applicative messe a disposizione da SPACI costituiscono un’opportunità preziosa per tutto il mondo dell’impresa, indipendentemente dal suo livello organizzativo e dimensionale.

Un esempio della opportunità per SPACI e HP di sviluppare congiuntamente nuove esperienze e competenze è rappresentato dal Cluster XC; una soluzione che rappresenta un’innovativa piattaforma tecnologica su cui poggiano tutti gli sviluppi applicativi dei ricercatori di SPACI e sviluppata da HP con metodologie software avanzate che consentono di operare in modalità parallela e scalabile sia nelle operazione di calcolo che in quelle di I/O e di grafica.

“Da parte del mondo industriale cresce il pick demand computing – conclude Aloisio - ma, in
realtà, al mondo dell’industria non serve soltanto una potenza di picco ma anche una nutrita serie di servizi di consulenza su tutte le problematiche di razionalizzazione e di ottimizzazione dei processi. Il contributo di SPACI sul grid computing porta un cambiamento significativo a quelle che sono le vision in termini di accesso alle macchine o di supporto pre e post implementativo. Ogni azienda, infatti, può scegliere di accedere direttamente alla nostra architettura per utilizzare servizi computazionali e risorse al top della gamma, secondo una formula di pay per use”.

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