Iнститут космiчних дослiджень НАНУ-ДКАУ       
       Про нас    UN-SPIDER RSO    НТУУ КПІ    Семiнари та конференцiї    Проекти    Публiкацiї    Робота з молоддю    Співробітники    Контакти  
       INTAS-CNES-НКАУ    УНТЦ    Iнновацiйний проект  
 укр    eng      
         

Розробка ефективних GRID-технологій екологічного моніторингу на основі супутникових даних

Image

Спільний грант НАНУ - УНТЦ "Розробка ефективних GRID-технологій екологічного моніторингу на основі супутникових даних", виграний у 2005 році Інститутом космічних досліджень НАНУ-НКАУ.

За пiдтримки: Науково-технологiчного центру в Українi та Нацiональної академiї наук України

Закордоннi партнери: Марковський Джордж з Унiверстету з штату Мен

Головна організація: Інститут космічних досліджень НАНУ-НКАУ

Керівник: д.т.н., проф., с.н.с. Куссуль Наталія Миколаївна

Метою даного проекту є розробка та впровадження ефективних засобів розподілених обчислень, що забезпечують просте та прозоре для користувача розв`язання обчислювально складних задач з різних предметних областей, зокрема пов`язаних з обробкою космічних даних.

На даний момент розв'язання складних задач, що постають в області екологічного моніторингу з залученням космічних даних, вимагає аналізу та інтелектуальної обробки великих обсягів інформації. Як правило, ця інформація розподілена, тобто розташована у різнорідних джерелах. Це можуть бути дані спостережень Землі з космосу, гідрометеорологічні дані, дані геологічної розвідки тощо. Тому задача інтеграції розподілених інформаційних та обчислювальних ресурсів, а також створення інтелектуальних методів обробки інформації в межах єдиної системи, є дуже актуальною.

Для розв'язання даної проблеми необхідно створити нові інтелектуальні інформаційні технології, які дозволять об'єднати розподілені інформаційні і обчислювальні ресурси та матимуть такі властивості як можливість масштабування, функціонування в гетерогенному середовищі, прозорість для користувачів. Враховуючи великі обсяги даних (зокрема, розміри космічних знімків), можливість їх отримання з різних джерел, а також необхідність побудови складних математичних моделей, нагальною є потреба створення ефективних інтелектуальних методів обробки розподіленої інформації, що базуються на використанні розподілених обчислень та ефективній мережевій взаємодії.

Для розв'язання складних задач, зокрема комплексних задач екологічного моніторингу, в останні роки в світі активно використовують GRID-технології (Global Resource and Information Database), що забезпечують інтеграцію даних із різнорідних джерел та ефективне використання обчислювальних ресурсів, зокрема віддалених один від одного. Враховуючи розподілений характер даних, необхідних для розв'язання складних задач екологічного моніторингу, та необхідність інтеграції обчислювальних ресурсів для їх комплексної обробки з метою підтримки прийняття рішень, в основу такої обробки доцільно покласти GRID-технологію. На сьогоднішній день така технологія знаходиться на стадії розробки та вимагає розробки засобів, що спрощують розробку GRID-систем.

В процесі виконання проекту буде створено обчислювальне середовище для моделювання фізичних процесів на Сонці, в атмосфері та в ґрунтах. Це середовище дозволить об'єднувати локальні мережі з користувацькими ЕОМ та багатопроцесорними вузлами та буде базуватися на використанні відкритого програмного забезпечення (Condor, JXTA, Alchemi.NET). Будуть досліджені алгоритми розподілення навантаження та керування чергою задач в обчислювальній мережі. Будуть розроблені методи спільного використання ресурсів декількох обчислювальних систем (створення єдиної обчислювальної мережі для розв'язання задач фізичного моделювання).

Буде розроблено середовище роботи користувачів. Буде спроектовано систему та її компоненти з використанням сучасних методів системного аналізу в галузі інформаційних технологій з метою віртуалізації обчислювальних ресурсів. Будуть розроблені компоненти для розв'язання задач фізичного моделювання та організовано доступ до існуючих бібліотек функцій. Будуть розроблені засоби RAD (Rapid Application Development - швидка розробка додатків) для підвищення ефективності розробки нових обчислювальних додатків та адаптації інших для їх виконання в обчислювальній мережі. Будуть розроблені відповідні інтерфейси користувачів для спрощення роботи з обчислювальною мережею (виконання додатків, візуалізація процесу виконання додатку та результатів обробки) та прозорого використання ресурсів обчислювальної мережі фахівцями у своїй предметній області.

Розроблена система буде апробована на прикладних задачах екологічного моніторингу. Будуть розроблені методи та відповідні паралельні алгоритми побудови часової інтерполяції знімків земної атмосфери. Будуть розроблені алгоритми паралельної реалізації методів моделювання динаміки основних процесів в багатокомпонентних ґрунтових середовищах з метою їх використання в обчислювальній мережі. Створені методи розподіленої обробки та паралельних обчислень будуть ґрунтуватись на використанні підходу GRID, Web-служб та інтелектуальних методів аналізу даних (зокрема нейромережевих). Будуть розроблені методи дослідження сонячної активності та відповідні алгоритми для проведення паралельних обчислень. На основі даних з космічних апаратів та наземних спостережень буде досліджена проблема прогнозування сонячної активності з урахуванням просторово-часових структур різних масштабів. З метою побудови прогнозу будуть розроблені нові математичні моделі нелінійних явищ, пов'язаних із дискретною структурою утворень сонячної плазми із урахуванням усіх можливих рівнів спостережень. Будуть запропоновані та апробовані моделі фрактальних структур сонячної замагніченої плазми, які самоорганізуються у кластери та макрооб'єкти. Будуть створені програмні додатки, що реалізують описані методи.

В результаті виконання проекту будуть отримані нові методи фізичного моделювання, які будуть ґрунтуватися на розподіленій обробці великих масивів даних та динаміко-інформаційних характеристиках. Одержані результати дозволять віртуалізувати обчислювальні ресурси шляхом створення прозорого інтуїтивного інтерфейсу користувачів для ефективного доступу до GRID-системи та її використання. Будуть запропоновані компоненти, бібліотеки та інструментальні засоби для спрощення розробки додатків, орієнтованих на виконання в обчислювальних мережах, з метою розв'язання широкого класу обчислювально складних наукових задач з різних прикладних областей.

    

       Про нас  |  UN-SPIDER RSO  |  НТУУ КПІ  |  Семiнари та конференцiї  |  Проекти  |  Публiкацiї  |  Робота з молоддю  |  Співробітники  |  Контакти