От сканирования мозга до бозона Хиггса — все это OpenStack
От сканирования мозга до бозона Хиггса — все это OpenStack

Конференция OpenStack Summit на сей раз проходила в Сиднее


17:40 13.11.2017   |  Тамлин Маги |  Computerworld, Великобритания

Рубрика Предприятие |   829 прочтений



Ученые все чаще обращаются к облачной инфраструктуре с открытым кодом для организации работы с огромными объемами данных, генерируемых в ходе их экспериментов.

 

Наблюдение за далекими звездами с помощью современных телескопов, живое, со сверхвысоким разрешением, сканирование мозга, сложное моделирование климата по запросу – на первый взгляд у перечисленных задач нет ничего общего. Но такое впечатление обманчиво. Общим же у этих научных чудес является то, что все они поддерживаются инфраструктурой OpenStack.

В ЦЕРНе, где Большой адронный коллайдер сталкивает частицы друг с другом и где ранее была доказана теория о так называемой частице бога – бозоне Хиггса, экспериментальные данные также хранятся в облаке OpenStack, поддерживаемом T-Systems.

На собираемой раз в два года конференции OpenStack Summit, которая на сей раз проходила в Сиднее, исследователи из двух институтов рассказали о проводимых ими сложных работах и используемой при этом инфраструктуре. Двое выступавших представляли инициативу австралийского правительства Nectar (National e-collaboration tools and resources research cloud), направленную на поддержку исследований в облаке.

Профессор Брендан Маккей, осуществляющий руководство программой Climate Change Response Programme, вместе со своей командой призвал устранить технические барьеры на пути моделирования изменения климата и формирования биологических видов.

«Исключительное биологическое разнообразие характерно для всего растительного и животного мира, существующего сегодня на планете, – указал Маккей. – Кроме того, речь идет о том, что поражает и убивает нас, – о трансмиссивных болезнях и вирусах, об их реальном и потенциальном воздействии в свете изменения климата под влиянием человеческой деятельности».

Все вышесказанное сопряжено с обработкой огромных объемов традиционно разрозненных данных, которые в ходе биологических наблюдений собираются исследователями, отправляющимися в специальные экспедиции на Амазонку или в Конго. Многое зависит от условий окружающей среды, данные о которых мы получаем в том числе и при помощи спутников и различных морских приборов.

Из всего этого складывается видение будущего климата. Причем речь идет не о каком-то одном прогнозе, а о более чем 40 моделях глобальных климатических изменений с различными сценариями и различными временными и прочими параметрами.

Конечный пользователь видит своего рода «сложное приложение», где можно для проведения экспериментов выбрать биологические или климатические данные. Данные обрабатываются в облаке, объединяющем около 30 тыс. ядер, но вся внутренняя работа остается невидимой для пользователя.

С помощью API пользователь моделирует эксперимент – его запрос обрабатывается системой, получает доступ к внешним данным, а результаты возвращаются обратно пользователю. «Это итерационный процесс, позволяющий выполнять эксперимент много раз, совершенствуя модель, – добавил Маккей. – И в конечном итоге вам захочется поделиться с миром полученными результатами. Для этого даже не нужно быть исследователем – любой желающий может зайти на сайт BCCVL, зарегистрироваться там и изучать возможные изменения интересующих его видов».

Компания Garvan Institute, занимающаяся секвенированием ДНК, управляет пятой по величине лабораторией подобного рода в мире. Большая часть изучаемых здесь заболеваний связана с геномикой. А лучше понять причины болезней сердца или онкологических заболеваний помогают мощные компьютеры с инфраструктурой OpenStack.

Гэри Иган возглавляет в Университете Монаша направление биомедицинских исследований. Поднявшись на сцену, он продемонстрировал видео, посвященное изучению мозга, и рассказал об исследованиях, которые в его университете проводятся с помощью инструментов OpenStack.

«Почти 50 лет назад исследователи приступили к построению первого сканера мозга, – отметил Иган. – С этих самых пор перед нами стоит задача заглянуть в мозг живого человека».

Около 30 лет назад технологии впервые дали нам возможность наблюдать человеческий мозг при выполнении им различных операций, совершаемых при помощи органов зрения, органов слуха и просто в процессе мыслительной деятельности. Требовалось сопоставить структуру мозга с его функциями, поставив им в соответствие микроскопические детали мозговой ткани. Первые открытия в этой области сделал Эдгар Адриан.

Для обработки больших наборов данных и визуального представления сложной трехмерной структуры мозга группа исследователей из Университета Монаша использует мощную суперкомпьютерную систему.

«Сегодня мы можем динамически проецировать мозговые функции на различные секции мозга, – указал Иган. – В начале каждой мозговой операции видны всплески нейронной активности».

Иган рассказал о технологии обработки изображений, созданной в Characterisation Virtual Laboratory. Сложные данные с синхротрона обрабатываются через удаленный рабочий стол. Для того чтобы проникнуть внутрь живых существ, исследователи использовали новую технологию трехмерного объемного сканирования сверхвысокого разрешения с помощью компьютерной томографии. «С помощью потока рентгеновских лучей, генерируемых синхротроном, вы можете изучать мозговую деятельность, наблюдая за динамической структурой, которая меняется так же, как меняются легкие в процессе дыхания», – пояснил он.

В удаленных областях Австралии, Новой Зеландии и Южной Африки ученые готовятся приступить к реализации проекта Square Kilometre Array. На огромном пространстве развернуты тысячи параболических антенн, предназначенных для сбора колоссальных объемов данных (примерно 5 тыс. Пбайт ежедневно). Эти данные в конечном итоге должны помочь нам разгадать многие тайны Вселенной.

Интересно, что здесь тоже имеется специально построенная среда OpenStack. Между этим проектом и исследованиями мозга в Университете Монаша можно провести и другие параллели.

«И при реализации проекта SKA, и при установке больших телескопов, и в ходе дальнейшего проникновения в глубины мозга мы должны постоянно увеличивать разрешение наших сканеров, – поясняет Иган. – Не так давно было разработано очередное поколение сканеров магнитно-резонансной томографии сверхвысокого разрешения, применяемых сегодня при изучении возбуждения отдельных нейронов в мозге живых людей».


Теги: Облачные сервисы Open Source Большие Данные OpenStack
На ту же тему: