Får aldri nok e-infrastruktur

Den offisielle åpningen av superdatamaskinen Fram og infrastrukturen for datalagring, NIRD (nasjonal infrastruktur for forskningsdata), fant sted ved UiT Norges arktiske universitet 19. mai. Sammen danner NIRD og de nasjonale superdatamaskinene kjernen i den nasjonale e-infrastrukturen, som knyttes sammen av forskningsnettet.

Det er UNINETT Sigma2 i samarbeid med universitetene i Oslo, Bergen, Trondheim og Tromsø som har ansvar for anskaffelse og drift av Fram og NIRD. Moderne forskning genererer store mengder data, og krever svært stor regne-og lagringskapasitet. Den nye beregningsressursen og den nye infrastrukturen for datalagring vil styrke den nasjonale e-infrastrukturen.

Vil alltid be om mer e-infrastruktur

Det er i underkant av 110 ulike forskningsprosjekter som benytter seg av UNINETT Sigma2s lagringsfasiliteter. For HPC-ressursene er antallet prosjekter over 300. I disse prosjektene finner vi et bredt spekter av forskningsdisipliner. Det forskes blant annet på klima, Alzheimers og demens, marine økosystem, sola, DNA, kreft og nordiske språk ved hjelp av denne infrastrukturen.  

Flere av forskerne som benytter UNINETT Sigma2s beregnings-og lagringsressurser var tilstede under den offisielle åpningen av Fram og NIRD i Tromsø. Blant dem var professor ved Universitetet i Bergen og Bjerknessenteret for klimaforskning, Christoph Heinze. Han benytter NIRD i jordsystemmodellering av klimaendringer i den antroposene tidsalder. Den antroposene tidsalder viser til perioden hvor mennesket i betydelig grad har kunnet påvirke jordas miljø og klima.

Jordsystemmodeller er det viktigste verktøyet for å fastslå hvilke klimaforandringer som har skjedd til nå, og hvordan vi kan forberede oss på endringer som kan komme. En jordsystemmodell er en matematisk modell som benytter de kraftigste regnemaskinene som finnes. Den er basert på kjente fysiske lover for jordas klimasystem, i tillegg til kjemiske og biologiske prosesser i jordas økosystemer.

Heinze påpekte i sitt foredrag under åpningen i Tromsø nødvendigheten av e-infrastrukturen og ressursene som UNINETT Sigma2 tilbyr.

– Beregnings-og lagringsfasilitetene har alltid vært en begrensende faktor i vår virksomhet. Vi vil alltid be om mer elektronisk infrastruktur, understreket Heinze.

Christoph Heinze under åpningen av Fram og NIRD i Tromsø. Foto: Andreas Bach.

Utfordringer knyttet til e-infrastruktur

Ifølge Heinze er jordsystemmodellering blant de mest komplekse datakodene som er blitt utviklet av mennesker. Det er også vanskelig å beregne nøyaktig hvor mye CPU-tid og lagringsplass de trenger, og disse behovene kan variere betydelig ut fra hvilken fase forskningsprosjektet er i. Dette byr på utfordringer knyttet til e-infrastruktur og datalagring.

– Vi kan lett fylle enhver datamaskin, uansett størrelse, kun ved å øke kompleksiteten eller lengden på scenarioene som vi studerer. Formålet med forskningen er å gi tidlige varsler til samfunnet om hva som kan skje under visse omstendigheter, sa Heinze.

En unik løsning for storskala datalagring

Kavliinstituttet for nevrovitenskap og Senter for nevrale nettverk benytter også UNINETT Sigma2s ressurser, da hovedsakelig til å lagre forskningsdata. Kavliinstituttet og Senter for nevrale nettverk ledes av nobelprisvinnerne i medisin, Edvard Moser og May-Britt Moser. Senter for nevrale nettverk har fått status som Senter for fremragende forskning (SFF) av Forskningsrådet. I en søknad fra instituttet om bruk av lagringsressurser, heter det blant annet:

«Individuelle forskningsgrupper lagrer vanligvis mer enn 100 terabyte data hvert år, noe som krever løsninger utover de som er utviklet for klassiske elektrofysiologiske formål. NorStore (NIRDs forgjenger, red.anm.) tilbyr en unik løsning for den type storskala datalagring som vi trenger.»

En drivkraft i internasjonal forskning

For å kunne være internasjonalt konkurransedyktige, er det essensielt at norske forskere har tilgang til elektronisk infrastruktur på høyt internasjonalt nivå. Seniorrådgiver i Forskningsrådet, Ulrike Jaekel, understreket betydningen av Fram og NIRD for norsk forskning i internasjonal sammenheng under åpningen i Tromsø.

–Tilgang til en slik beregningsressurs gjør det mulig for norske forskere å prosessere den stadig voksende og mer komplekse datastrømmen. Det bidrar også til at norske forskere blir en drivkraft i internasjonal vitenskapelig forskning.

Fra fire til to superdatamaskiner

Hittil har den nasjonale e-infrastrukturen bestått av fire superdatamaskiner, plassert ved universitetene i henholdsvis Oslo, Trondheim, Bergen og Tromsø, samt et lagringssystem for vitenskapelige data plassert i Trondheim og Oslo. De fire superdatamaskinene ble installert i 2013 og har en levetid på fire år.

I forbindelse med utskiftning av de nåværende maskinene, er det planlagt en overgang fra fire til to nasjonale superdatamaskiner. Anskaffelsen av Fram i Tromsø er et skritt i retning av dette. Den andre nye superdatamaskinen skal plasseres i Trondheim i 2018.

 

Fakta om Fram

  • Den nye superdatamaskinen Fram har en regnekapasitet på totalt omtrent 260 millioner CPU-timer årlig med 1.1 petaflop per sekund som maksimal teoretisk ytelse.
  • Forventet levetid er fire år, fram til 2021.
  • Varmegjenvinning er et viktig aspekt ved Fram. Størsteparten av energien som benyttes til beregninger gjenvinnes som varmt vann. Dette benyttes til oppvarming på universitetscampus i Tromsø. 

Fakta om NIRD

  • NIRD vil blant annet gi i lagringsressurser med årlige kapasitetsoppgraderinger, datasikkerhet gjennom georeplikering (data lagres på to fysiske lokasjoner) og tilpasningsdyktige applikasjonstjenester, støtte for flere lagringsprotokoller og migrasjon til tredjeparts skytilbydere. 
  • NIRD anvender en datasentrisk arkitektur og det nye lagringssystemet fra SGI og DDN. NIRD vil ha cirka 12.6 PiB lagringskapasitet fordelt mellom Trondheim og Tromsø.
  • Kravene til ytelse er betydelig økt for NIRD sammenlignet med forgjengeren NorStore. Dette skyldes at de nye HPC-systemene og on-demand-tjenestene, slik som for eksempel dataanalyse og visualisering, knyttes direkte til lagringsinfrastrukturen NIRD. 

Les mer:

UNINETT Sigma2 blant vinnerne i stor tildeling fra Forskningsrådet