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Diapositiva 1

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ITALIAN NATIONAL AGENCY FOR NEW TECNOLOGY, ENERGY AND THE ENVIRONMENT Il Progetto CRESCO Centro computazionale di RicErca sui Sistemi COmplessi Obiettivi ... – PowerPoint PPT presentation

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Title: Diapositiva 1


1
ITALIAN NATIONAL AGENCY
FOR NEW TECNOLOGY, ENERGY
AND THE ENVIRONMENT
2
Programma Operativo Nazionale 2000-2006 Ricerca
Scientifica, Sviluppo Tecnologico, Alta
Formazione Misura II.2 Società
dellInformazione per il Sistema Scientifico
Meridionale Azione a Sistemi di calcolo e
simulazione ad alte prestazioni
CRESCO Centro Computazionale di RicErca sui
Sistemi Complessi
www.cresco.enea.it
3
Il Progetto CRESCOCentro computazionale di
RicErca sui Sistemi COmplessi
  • Obiettivi infrastrutturali
  • Realizzazione di un Polo di calcolo di eccellenza
    presso il Centro ENEA di Portici
  • Sviluppo di una nuova classe di funzionalità
    innovative di GRID Computing
  • Obiettivi applicativi
  • Implementazione di soluzioni innovative di GRID
    computing per le attività di RS di punta
    dellENEA che richiedano lutilizzo di risorse
    computazionali estremamente importanti.
  • Studio di oggetti biologici dal punto di vista
    sistemico e di sistemi naturali secondo il
    paradigma dei sistemi complessi
  • Studio di sistemi tecnologici e sociali complessi
    e delle loro mutue interazioni, realizzazione di
    strumenti per il modelling, la simulazione e il
    controllo

4
Macrostruttura del progetto
Prof. Jack Dongarra Prof. Umberto Ferrari Prof.
Agostino Mathis Prof. Salvatore Tucci Prof.
Samuel Varnado
Direttore CAMO
5
Situazione finanziaria al 14/11/07
6
Nuovo piano finanziario (nov. 07)
  • Motivazioni
  • Riconoscimento effettivo delle spese generali in
    misura non superiore al 29 del costo del
    personale
  • Revisione al ribasso della previsione di
    rendicontazione di personale
  • Revisione di alcuni aspetti tecnici.
  • Interventi
  • Incremento della voce Attrezzature
    (potenziamento del supercalcolatore ed
    attrezzature di rete)
  • Incremento delle spese di software
  • Incremento spese opere edili e impianti
    (originariamente sottostimate)
  • Incremento degli impegni sul personale non
    dipendente.

7
Ripartizione delle risorse per macrocategoria (K)
Valore complessivo del Progetto ca. 9.300.000
8
ICT SCENARIO EVOLUTIVO
ENEA (CRESCO 180)
ENEA
Previsione 500
Evoluzione nel tempo dei computer ad alte
prestazioni
9
ENEA CRESCO SupercomputerN 180 Top500 Novembre
2007
10
Cronogramma1 aprile 2006 31 dicembre 2008
Mesi 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 33 F
SP I.1 Realizzazione del Polo di calcolo                                    
Progettazione degli interventi e definizione delle specifiche                                  
Acquisizione ed installazione di sistemi HW/SW                                  
Implementazione dei sistemi HW/SW, avvio sperimentazione                                  
Collaudo finale dellintera infrastruttura                                  
Tutti gli altri Sottoprogetti                                    
Progettazione delle attività di RS nella tematica applicativa                                  
Sviluppo di modelli e codici, realizzazione di Software applicativi                                  
Implementazione di modelli, codici, ecc. per lutilizzo sulla piattaforma                                  
Produzione, elaborazione e pubblicazione dei risultati di RS                                  
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Le tre linee di attività di CRESCO
  • LA I Realizzazione del Polo di calcolo e
    sviluppo di nuove funzionalità di GRID Computing
  • LA II Sviluppo di tecnologie e modelli
    computazionali per la descrizione di sistemi
    complessi di origine biologica e di materiali
    innovativi
  • LA III Sviluppo di modelli di simulazione ed
    analisi delle reti tecnologiche complesse e delle
    loro interdipendenze

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LA I Realizzazione del Polo di calcolo e
sviluppo di nuove funzionalità di GRID
Computing
  • Sottoprogetti
  • SP I.1 Realizzazione dellinfrastruttura HPCN
  • SP I.2 Sviluppo ed integrazione
    dellarchitettura GRID e di grafica 3D
  • SP I.3 Sviluppo ed ottimizzazione di codici
    applicativi in settori di RS di punta
  • SP I.4 Progettazione e sviluppo di librerie per
    limplementazione efficiente e parallela di
    nuclei computazionali su dispositivi FPGA
    integrati in un ambiente GRID
  • SP I.5 Web archives

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SP I.1 Realizzazione dellinfrastruttura HPCN
  • Allestimento sala Calcolo
  • Alimentazione Elettrica predisposta 400 KVA
  • Condizionamento Completato
  • Ambienti accessori ultimati
  • Allestimento Uffici nuovi ricercatori
  • Operativi con i Ricercatori (Assegni di Ricerca)
  • Adeguamento connessione GARR
  • Connessione GARR operativa a 100 Mbit/s in prova
    400 Mbit/s e programmata levoluzione a 1 Gbit/s
    entro Giugno.
  • Acquisizione Supercalcolatore
  • In fase di installazione

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SP I.1 Realizzazione dellinfrastruttura HPCN
  • Sala Calcolo CRESCO (ENEA-Portici)

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SPI.2 Sviluppo ed integrazione
dellarchitetturaGRID e di grafica 3D
  • Compilazione multi-piattaforma di programmi
    seriali e paralleli (MPI).
  • Lanciatori su GRID di programmi seriali e
    paralleli.
  • Interfaccia Java alla GRID per la
    personalizzazione dell'ambiente di lavoro.
  • Test RSH E' stato realizzato un programma che
    permette di testare, sullENEA-GRID, il
    funzionamento del comando rsh.
  • Network Monitoring E' stato sviluppato un
    software (NeTWork RESPONSE TIME TEST) di supporto
    alle funzionalità di network dell'ENEA-GRID.
  • Test HPL per misurare la potenza di calcolo di
    una macchina in termini di numero di operazioni
    floating point che si possono fare in un secondo.

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SPI.2 Struttura generale dati CRESCO(operativa)
17
WARC amministratori super e di Sito
SPI.2
18
AMACA (AFS Memorize And Check Application)?
SPI.2
  • Strumento integrato di monitoraggio, controllo e
    storicizzazione di componenti ed eventi di Andrew
    File System (cardine dellinfrastruttura
    ENEA-Grid)?
  • Realizzato nellambito del contratto CRESCO di
    ricerca tra ENEA e CASPUR per analisi e
    realizzazione di tool innovativi a supporto delle
    funzionalità GRID (SPI.2)?
  • Alessio Rocchi (CASPUR)?
  • Ludovico Giammarino (CASPUR)?
  • Sicuro
  • protezione delle informazioni tramite due layer
    dedicati in cascata (openSSL e libreria
    crittografica mcrypt)?
  • Esecuzione di operazioni critiche concessa solo
    agli appartenenti a gruppi prestabiliti
  • Integrato accesso garantito tramite credenziali
    AFS.
  • Accessibile fornisce numerosi strumenti
    user-friendly di supporto ai task di
    amministrazione
  • Adattativo consente di concentrare la
    visualizzazione dello stato sul solo dominio di
    appartenenza dellamministratore

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Integrazione nella GRID ENEA di sistemi
Windows
SPI.2
  • LSF NON offre supporto per AFS in ambiente
    Windows
  • Per integrare sono state sviluppate
  • gettok_win (visualizza sullo standard output il
    token AFS)
  • puttok_win (scrive nel kernel il token prelevato
    dalla standard input)
  • E in corso di installazione litegrazione
    completa con ENEA GRID
  • Principali risultati
  • Interoperabilità delle routine prototipali con
    quelle fornite dal kit LSF per AFS
  • Accesso al volume AFS su sistema operativo
    Windows con token originato da sistema UNIX
  • Accesso al volume AFS su sistema operativo UNIX
    con token originato da sistema Windows

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SPI.2.1 Integrazione ENEA-GRID con altre GRID
Interoperabilità 4 PON 1575 attività in corso
  • Integrazione con
  • EGEE
  • GRID.IT
  • Middleware LCG

Integrazione con BEinGRID Middleware UNICORE
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SPI.2 Sviluppo ed integrazione dellarchitettura
GRID e di grafica 3D
  • Tools per analisi immagine
  • Sono stati sviluppati e sono in corso di
    sviluppo tools per lanalisi delle immagini dei
    plasmi termonucleari provenienti dalle
    telecamere FTU ( Frascati Tokamack Upgrade).
    Linsieme dei tools e la relativa documentazione
    è stata inserita nelle pagine web specifiche del
    sottoproggetto. Tutti gli applicativi sono stati
    sviluppati utilizzando il linguaggio ad alto
    livello IDL. Questi applicativi sono stati
    inseriti nella GRID ENEA e sono state sviluppate
    le procedure per sottometterli in modalità GRID
    ENEA.
  • Integrazione librerie grafiche open-source
  • Integrazione di un modulo per il Distributed
    Rendering
  • Il modulo di Distributed Rendering consente di
    sviluppare ed eseguire applicazioni multiple
    channel sincronizzate che utilizzino più
    piattaforme di calcolo connesse in rete per il
    rendering e display multipli contigui o non
    contigui per la restituzione di una scena
    virtuale. Allo stato attuale è in fase di test un
    applicativo della Multigen-Paradigm, integrato
    nellambiente di visualizzazione VegaPrime, in
    rete sia locale che geografica.
  • RV Customizing tools
  • E in corso lintegrazione in AFS
    dellapplicativo sviluppato, nellambito
    dellattività di progettazione e sviluppo di
    Customizing tools per applicazioni di Realta
    Virtuale che basandosi su d una architettura
    Client-Server, è in grado di comunicare con una
    scena grafica a run-time e modificarne i
    parametri di navigazione (path e sincronismo con
    file audio), senza interrompere lesecuzione
    della scena virtuale. Si dovrà procedere alla sua
    installazione nella GRID-ENEA, nellarea del
    progetto CRESCO, e quindi configurare e testare
    lapplicativo per la distribuzione agli utenti.
  • Applicazioni per visualizzazione scientifica 3D
  • Film dati
  • Le immagini e i filmati prodotti mediante
    applicazioni di visualizzazione scientifica
    saranno raccolti in un archivio visivo delle
    attivita svolte e saranno diffusi tramite pagine
    Web. Lobiettivo è quello di creare contenuti
    dimostrativi, delle applicazione e dei dati
    sviluppati, tramite filmati, anche in modalità
    stereoscopica, in modo da non utilizzare
    direttamente lapplicativo.

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SPI.2 Analisi ed ottimizzazione di strumenti
Software per l'utilizzo di IDL sulla GRID ENEA
  • Sono stati sviluppati tools per lanalisi delle
    immagini dei plasmi termo-
  • nucleari  provenienti dalle telecamere FTU
    (Frascati Tokamack Upgrade).
  • Tools
  • Applicazioni IDL realizzate in ENEA
  • (Falsecolor, Brightzone, Volume rendering,
    Database).
  • Tutorial
  • IDL gestione di batch files e esecuzione di
    programmi in modalità non interattiva
  • IDL gestione di programmi in broadcasting
    attraverso

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SPI.2 Analisi ed ottimizzazione di strumenti
Software per l'utilizzo di IDL sulla GRID ENEA
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SPI.2.2 Sviluppo ed integrazione
dell'architettura GRID e di grafica 3D
  • Questa prima fase del sottoprogetto è stata
    articolata in tre punti fondamentali
  • Individuazione di tools per la grafica virtuale
    ed immersiva che consentano la visualizzazione
    remota 3d con motori di calcolo in rete ovvero
    consentano di sfruttare le potenzialità di
    calcolo messa a disposizione dalla griglia Enea
    per poi visualizzare il risultato su un qualsiasi
    dispositivo presente in rete dal sistema 3d,
    alla workstation, al portatile
  • Adattamento dei tools individuati alla
    struttura della Grid Enea
  • Studio del comportamento e delle potenzialità
    dei Tools individuati allinterno della Grid
    Enea.

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SPI.2.2 OpenSceneGraph sulla Grid Enea
  • Individuazione delle OpenSceneGraph (OSG) come
    librerie grafiche adatte agli
  • obiettivi del sottoprogetto.
  • Configurazione e installazione
  • su ENEA-GRID delle OSG.
  • Visualizzazione, tramite le OSG, di una nuvola
    di punti ottenuta
  • da una scansione di un sito archeologico con
    Laser Scanner 3D.

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SPI.2.3 Integrazione del controllo remotodi un
microscopio TEM
  • Realizzata lintegrazione di base, è in corso
    unattività di ricerca e sviluppo per realizzare
    un laboratorio virtuale per la microscopia TEM

Videocomunicazione
New In fase di completamento il sistema di
controllo locale e laumento di banda a presso
lENEA di Brindisi
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SPI.3 Sviluppo ed ottimizzazione di codici
applicativi in settori di RS di punta
  • Simulazioni Fluidodinamiche
  • l'uso di Fluent è stato necessario per studiare
    l'evoluzione dei fenomeni di combustione di
    diversi combustibili. Viene portato avanti uno
    studio di ottimizzazione delle prestazioni
    dellENEA-GRID per condurre questo tipo di
    analisi
  • E' in corso uno studio di condizionamento termico
    della configurazione finale della sala di calcolo
    CRESCO in Portici. Tale studio riguarda sia la
    modellistica geometrica della sala calcolo sia la
    fenomenologia di scambio termico nella stessa
    attraverso i sistemi di refrigerazione presenti

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SPI.3 Sviluppo ed ottimizzazione di codici
applicativi in settori di RS di punta
MpCCI (Mesh-based parallel Code Coupling
Interface) Viene utilizzato per affrontare
problemi di interazione fluido-struttura
accoppiando diversi tipi di codici presenti in
ENEA-GRID I codici da accoppiare sono
attualmente Fluent per l'analisi fluidodinamica e
Ansys per l'analisi strutturale.
  • OpenFOAM software opensource di analisi
    fluidodinamica.
  • E' in corso uno studio di OpenFOAM ed in
    particolare
  • compatibilità  di installazione sulle diverse
    macchine della GRID
  • confronto con Fluent (software commerciale
    generalmente impiegato sia nel settore
    industriale che di ricerca) in termini di
    accuratezza dei risultati.

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Programmazione parallela in ambiente Matlab
(Libreria MatlabMPI del M.I.T)
SPI.3 Sviluppo ed ottimizzazione di codici
applicativi in settori di RS di punta
  • E stata installata su AFS per la versione
    7.0.1 (R14) di Matlab.
  • Permette lattivazione parallella di diverse
    sessioni Matlab su più processori.
  • I nodi coinvolti eseguono parallelamente lo
    stesso programma (SPMD).
  • Lo scambio dei dati viene fatto tramite
    operazioni di lettura e scrittura da/su file.
  • Per il funzionamento sulle macchine linux della
    griglia la modalità di lancio remoto (rsh/ssh) è
    stata sostituita con lsrun.

Di seguito sono riportati i risultati di un test
effettuato con le funzioni della libreria
MatlabMPI che misura la velocità di
comunicazione, al variare delle dimensioni dei
pacchetti inviati, tra le macchine Bw305-2 e
Lin4p.
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SPI.3 Sviluppo ed ottimizzazione di codici
applicativi in settori di RS di punta
  • Realizzata unanalisi dei codici di massimo
    interesse di tipo commerciale
  • Individuato come prioritari
  • FLUENT Fluidodinamica
  • ANSYS,ABACUS Strutturale
  • MpCCI Interazione fluido struttura
  • LS-DYNA Strutturale
  • ( Installati in modalità ENEA-GRID)
  • Iniziati i test e personalizzazioni

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SPI.5 Web archive
  • Sono continuati i test di UbiCrawler sviluppato
    ed integrato in ENEA-GRID è iniziata lattività
    di installazione definitiva in previsione
    dellarrivo dello storage necessario e della
    connettività GARR opportuna.

32
LA II Riassunto attività
33
LA II Sviluppo di tecnologie e modelli
computazionali per la descrizione di sistemi
complessi di origine biologica e di materiali
innovativi
  • Sottoprogetti
  • SP II.1 Simulazioni di reti biochimiche
  • SP II.2 Bioinformatica per la creazione di
    modelli di reti metaboliche e genetiche
  • SP II.3 Ricerca polimorfismi
  • SP II.4 Sviluppo di modelli numerici per analisi
    strutturali complesse e processi di
    sinterizzazione
  • SP II.5 Modelling molecolare

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SPII.1 Biochemical networks simulation
General Activity Description
  • The subproject SP II.1 concerns the study of
    biochemical networks.
  • The main aims are
  • modeling through thee use of the principal
    up-to-date software (E-cell, Copasi) of complex
    biochemical network dynamics installation of the
    tools on Enea Grid and tweak to be compliant with
    LSF resource manager.
  • analysis, through simulations, of possible
    modifications of genome or metabolic pathways in
    order to increase the achieve a better efficiency
    in the production of a specific molecule of
    interest
  • modeling of cellular main pathways with the aim
    to reproduce a simple living cell in silico.

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SP II.1 Steps Implemented
  • installation of the software E-Cell, for
    biochemical network simulations, on Enea Grid.
    Two new Classes have been implemented to allow
    the software to submit batch jobs on LSF queues
  • implementation of a model for the
    PolyHydroxyAlcanoate(PHA, a candidate for
    biodegradable plastic) production by Pseudomonas
  • implementation of a procedure to analyze the
    sensibility of a biochemical network with respect
    to the kinetic parameters involved
  • implementation of a procedure based on the
    genetic algorithm for kinetic parameters
    estimation in a biochemical network.

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SP II.1 Next Steps
  • analysis of Pseudomonas metabolism to study
    possible metabolic alterations to incresase PHA
    production.
  • setting up of further software tools for
    biochemical network analysis and parameter
    estimation(COPASI and matlab SBMLToolbox)
    installation of new tools for gene network
    analysis from microarray data.

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SP II.2 Bioinformatica per la creazione di
modelli di reti metaboliche e genetiche
E stato messo a punto il database sullattivita
di sintesi dei PHA che è ora disponibile al sito
http//www.ylichron.it/PHA_Pseudomonas_DB/ Il
sito verra migrato, appena possibile, sulle
macchine del progetto.
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SP II.2
Simulazione del metabolismo degli acidi grassi
Biosynthetic pathway for mcl-PHA from fatty acid
Fatty acid b-oxydation
Il tool E-Cell (simulatore delle reazioni
biochimiche cellulari) è stato inserito
allinterno di un codice di ottimizzazione
(basato su algoritmi genetici) per la
determinazione di parametri cinetici non noti nel
pathway di produzione dei PHA
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SP II.4 Sviluppo di modelli numerici per analisi
strutturali complesse e processi di
sinterizzazione
SP II.4.1 Simulazioni strutturali
complesse Modellazione di strutture complesse
costituite da materiali a comportamento non
lineare quali i materiali compositi e le leghe a
memoria di forma (SMA - Shape Memory Alloy) SP
II.4.2 Simulazione del processo di
sinterizzazione di ceramici tradizionali Sviluppo
di modelli comportamentali di materiali ceramici
per la simulazione numerica del processo
produttivo
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SP II.4.1 Simulazioni strutturali complesse
Modellazione di strutture composite con filamenti
in SMA (shape memory alloy)
  • Le difficoltà principali nel modellare strutture
    composite con filamenti in SMA sono di diverso
    tipo
  • difficoltà nel descrivere il comportamento
    termomeccanico del materiale SMA
  • introduzione di fenomeni di interfaccia dovuti
    allaccoppiamento con la restante parte della
    struttura (ad esempio interfaccia filamento
    SMA-matrice)
  • necessità di modellare contemporaneamente
    fenomeni fisici di tipo diverso fisico, termico
    e meccanico (ad esempio nella simulazione di
    attuatori attivati attraverso riscaldamento per
    effetto joule dei filamenti SMA).

In fase di installazione i codici di interesse
sul ENEA-GRID
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SP II.5 Modelling molecolare
Modelling ab-initio di materiali funzionali
(2) Interfaccia organico-inorganico (3)
Proprietà strutturali ed elettroniche del nitruro
di Platino Tutte le attività vengono svolte
attraverso lutilizzo di codici di simulazione
numerica ab-initio della classe Density
Functional Car-Parrinello. Tali codici di
simulazione sono particolarmente onerosi sul
piano computazionale e richiedono luso di grandi
piattaforme di calcolo. I codici di calcolo
verranno progressivamente ricompilati ed eseguiti
sulle piattaforme di calcolo del progetto essendo
i codici disponibili in versione Open Source.
Alcuni codici sono stati implemetati ed iniziano
aessere usati sullinfrastruttura ENEA GRID
(CPMD, Siesta.)
42
LA III Sviluppo di modelli di simulazione ed
analisi delle Reti Tecnologiche complesse e delle
loro interdipendenze
  • Sottoprogetti
  • SP III.1 Fisica delle reti complesse
  • SP III.2 Analisi di vulnerabilità delle reti
    complesse
  • SP III.3 Modelli e strumenti di supporto alla
    ottimizzazione e riconfigurazione delle reti
  • SP III.4 Modellistica delle reti complesse viste
    come aggregati socio-tecnologici
  • SP III.5 Interdipendenza tra reti complesse
  • SP III.6 Sistema informativo per la salvaguardia
    delle infrastrutture e della popolazione

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SPIII.1 Fisica delle reti complesse
  • Obiettivo
  • Studio delle proprietà di robustezza e di
    vulnerabilità delle reti complesse in base alla
    loro struttura topologica.
  • Fasi di studio
  • Cambiamento della performance della rete al
    variare del carico.
  • Quantificare i parametri di robustezza,
    vulnerabilità, connettività, di una rete in modo
    da essere misurabili attraverso unattività di
    modellazione e analisi.
  • Variazione della connettività, vulnerabilità,
    robustezza, in seguito alla perdita e/o rimozione
    di alcuni parti della rete.
  • Quale può essere il risultato delladozione di
    algoritmi di riconfigurazione per far fronte a
    certe modifiche topologiche della rete.
  • Partner
  • Università di Catania

44
Analisi e misura delle differenze
prestazionalitra una Internet Network ed una
Random Network.
SPIII.1 Fisica delle reti complesse
Il lavoro consiste nel misurare la diversa
capacità di instradamento dei flussi di pacchetti
per le due tipologie di rete con le stesse
caratteristiche in termini di banda passante per
link, politica di gestione delle code, stessa
capacità di generazione del traffico. In
particolare si vuole capire per quale tipo di
rete il tempo medio di consegna dei pacchetti sia
minore a parità di traffico immesso nella rete.
  • Simulatore NS2
  • Lutilizzo del simulatore permette la ricerca del
    punto di congestione delle due diverse tipologie
    di rete, attraverso lanalisi del tempo medio di
    consegna dei pacchetti al variare del rate di
    sorgente.
  • GRID-ENEA
  • Al variare del rate di sorgente le diverse
    simulazioni sono state lanciate per mezzo di uno
    script esterno al file di simulazione.
  • Tale script ha consentito, sfruttando le
    potenzialità del GRID-ENEA, di sottomettere
    contemporaneamente i vari jobs, uno per ogni
    simulazione.

45
SPIII.2 Analisi di vulnerabilità delle reti
complesse
  • Obiettivo
  • Studiare la vulnerabilità di reti complesse in
    termini di affidabilità, sicurezza, qualità di
    servizio e prestazioni delle reti di
    telecomunicazione ed informatiche per la
    protezione ed il controllo (SCADA). Lobiettivo
    sarà perseguito attraverso
  • Formulazione di nuove teorie, investigazione di
    codici di analisi, realizzazione di un ambiente
    di modellazione. Lambiente di modellazione
    consentirà di costruire modelli compositi ed
    eterogenei di reti complesse in funzionamento
    normale e degradato per eventi avversi (i.e.
    guasti, anomalie, intrusioni), seguendo tre
    direttrici principali
  • Simulatori di reti per lanalisi di reti di
    telecomunicazione e sistemi SCADA (congestione,
    sistemi di code, reazione agli eventi di guasto,
    prestazioni) e implementazione di nuovi
    protocolli e funzioni di rete
  • Predizione stocastica degli indicatori di
    vulnerabilità tramite Reliability Block
    Diagrams, Reti di Attività Stocastiche,
    Analizzatori di affidabilità di Reti, basati su
    Binary Decision Diagrams)Bayes, Catene di Markov,
    Reti di Petri)
  • Verifica formale automatica tramite model checking

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SPIII.2
Uso del simulatore NS2
  • NS2 (Network Simulator 2) è installato sul
    GRID-ENEA
  • Lanciatori
  • NS2 ? netsim2
  • NAM (Network AniMator) ? ns2namtool
  • Xgraph ? ns2xgraph
  • Larea progettuale di riferimento è
    cresco/LA3/cresco_sp32_enea ed è raggiungibile
  • /afs/enea.it/project/cresco/LA3/cresco_sp32_enea
  • http//www.cresco.enea.it/LA3/cresco_sp32_enea
  • NS2, istallato per gli obiettivi di SPIII-2,
    concorre anche agli obiettivi di SPIII-1 ed SP
    III-5
  • E possibile eseguire NS2 dalla seguente classe
    di hosts

Cluster Frascati Frascati Casaccia Brindisi Portici trisaia
Hosts bw305-1 lin4p feronix0 campus03 lazarus campus03
  • Molto presto sarà disponibile anche la
    versione parallela di NS2
  • PDNS (Parellel Distribuited NS2)

47
SPIII.2
  • Studio del BackBone Nazionale over IP di Telecom
    Italia
  • Analisi di vulnerabilità
  • Reazione ad eventi di guasto singoli e in
    cascata
  • Implementazione della funzione di traffic
    engineering per la riconfigurazione dinamica
    della rete

48
SPIII.2
Rete di telecontrollo di ACEA distribuzione
(SCADA)
  • Riferimento al black out del 1gennaio 2004
    avvenuto a TorPagnotta.
  • Implementazione del protocollo IEC870 -5-101/105
    specifico per le reti di telecontrollo delle reti
    di distribuzione dellenergia elettrica
  • Cabine primarie e secondarie collegate in up/down
    load via GPRS
  • Verifica delle funzionalità in caso di guasto di
    uno dei nodi della rete telecom su cui si poggia.

49
Network Reliability Analyzer (NRA) una prima
approssimata modellazione della rete elettrica
SPIII.2
  • la indisponibilità della rete elettrica in
    ciascun punto della rete telco e correlata alla
    indisponibilità della rete elettrica mediante NRA
  • I Binary Decision Diagrams (BDD) forniscono una
    tecnica efficiente per codificare e manipolare
    funzioni booleane, per modellare la connettività
    di reti booleane e calcolarne laffidabilità.

Binary Decision Diagram
Schema rete
elettrica
50
SPIII.3 Modelli e strumenti di supporto alla
ottimizzazione e riconfigurazione delle reti
  • Obiettivi
  • Progettazione e sviluppo di un package per
    lottimizzazione delle azioni di configurazione
    di una rete elettrica in presenza di guasto
    attraverso la valutazione della loro capacità di
    incrementare la sostenibilità del servizio
    compatibilmente con i costi di attuazione.
  • implementazione Algoritmo Genetico in versione
    sequenziale
  • interazioni tra Algoritmo Genetico e il
    simulatore elettrico e-Agora
  • test esclusivamente in locale in attesa di
    macchina Windows su GRID ENEA
  • formulazione della funzione da ottimizzare
    (attualmente una funzione definita in accordo con
    quanto trovato in letteratura)
  • definizione del tipo di vincoli che la
    configurazione di rete deve rispettare (ad
    esempio quali nodi devono essere necessariamente
    alimentati). Alternativamente si ricorre ad una
    penalizzazione della funzione obiettivo.
  • codifica per esprimere i vincoli (stringhe XML e
    relativo parser)
  • parallelizzazione dell'Algoritmo Genetico
  • realizzazione di una ottimizzazione
    multiobiettivo

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SPIII.3 Modelli e strumenti di supporto alla
ottimizzazione e riconfigurazione delle reti
  • Obiettivi ottimizzazione della qualità dei
    servizi erogati da una rete di telecomunicazione
    soggetta a guasti e/o attacchi deliberati a
    livello fisico, attraverso il raffinamento di un
    modello fluidodinamico
  • Sviluppo schemi numerici (02/04/2007 -
    31/03/2008) Partendo da modelli numerici che
    descrivono spazi omogenei è in fase di
    definizione la realizzazione di schemi numerici
    robusti. Ottimizzazione delle performance.
  • Ottimizzazione politiche di instradamento
    (01/05/2007 - 30/05/2008) Politiche di
    instradamento dei pacchetti e della loro relativa
    ottimizzazione. E stato realizzato un algoritmo
    che permette di instradare i pacchetti, che
    giungono ad un determinato nodo, sui relativi
    link di uscita indipendentemente dallo loro
    destinazione.
  • Ottimizzazione coefficienti di traffico
    (01/05/2007 - 30/05/2008) Definizione di
    funzionali di costo per misurare la capacità di
    trasmissione di una rete di telecomunicazione e
    di rilevare il comportamento del traffico sulla
    rete.
  • Ottimizzazione qualità di servizio (01/05/2007 -
    30/05/2008) Analisi su come garantire l
    equilibrio tra la richiesta di utilizzo ed il
    livello di servizio del sistema stesso.
  • Implementazione degli algoritmi (01/10/2007 -
    30/10/2008) Implementazione di due algoritmi che
    consentono di modellare e simulare il
    comportamento del carico sulla rete utilizzando
    due differenti tipologie di routing

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SPIII.4 Modellistica delle reti complesse viste
come aggregati socio-tecnologici
Aggregati Socio-Cognitivo-Tecnologici sono reti
di alta complessità e ancora poco conosciuti.
Socio-cognitive systems are complex from their
nature. They include humans and organizations,
they are intelligence-based systems. Their study
is a new domain of systemics and requires a
meta-systemic approach, http//erg4146.casaccia.en
ea.it/SC-CRESCO/index00.html Obiettivo Analisi,
modellazione e simulazioni sperimentali dei
processi decisionali socio-cognitivi dell'alto
rischio nelle organizzazioni umane
interdipendenti e coinvolte nei processi di
protezione socio-tecnologica delle grandi
infrastrutture critiche  (LCCIs). Identificazione
e analisi della loro vulnerabilità (fattori umani
dominanti).
Metodo
A Metodologia sistemica per reti decisionali basata sul generico modello IPK (information, preferences, knowledge) meta-teoria TOGA Modellazione Precautionary Principle in decision-making Contributo ENEA
B - Analisi socio-cognitiva (un nodo) dei processi decisionali umani di tipo manageriale due livelli sub-simbolico e simbolico, dal punto di vista dei errori umani Contributo ECONA
C - Analisi socio-tecnologica (rete organizzativa) dal punto di vista della comunicazione e degli errori organizzativi. Contributo Tor Vergata DII
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SPIII. 5 Interdipendenza tra reti complesse
  • Obiettivi
  • Lo scopo finale di SPIII5 è la realizzazione di
    una piattaforma di integrazione di diversi
    strumenti di simulazione eterogenei dove sia
    possibile eseguire in modo automatico scenari di
    guasto o attacco, per evidenziare le
    problematiche di interdipendenza fra differenti
    reti complesse
  • La piattaforma risiederà su uno specifico nodo
    della GRID e dovrà poter fornire questi servizi
    ad utenti che risiedono su un nodo qualunque
    della GRID
  • Partners
  • CRIAI
  • Un. Tor Vergata
  • Un. Campus Biomedico

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SPIII.5
CAMPUS BIOMEDICO
Tor Vergata
MIDDLEWARE INTERFACCIAMENTO SIMULATORI
CRIAI
SIMULATORE RETE ELETTRICA
SIMULATORE RETE TELECOM
SIMULATORE Infrastruttura n
ENEA
55
SPIII.5
CRIAI
Protocollo proprietario
56
Stato di avanzamento dei lavori
SPIII.5
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SPIII.6 Sistema Informativo geografico per la
Salvaguardia delle Infrastrutture e della
popolazione (SISI)
  • Ambito LINEA DI ATTIVITA' III - Sviluppo di
    modelli di simulazione ed analisi delle Reti
  • tecnologiche complesse e delle loro
    interdipendenze.
  • SP.III.6 SISI Sistema Informativo per la
    Salvaguardia delle Infrastrutture e della
    popolazione (ENEA Dipart. ACS - Ambiente,
    Cambiamenti Globali e Sviluppo Sostenibile)
  • Obiettivi Il sistema SISI persegue un innovativo
    approccio diagnostico nei confronti
    dellanalisi della vulnerabilità del territorio,
    quale passo propedeutico ad efficaci misure di
    salvaguardia e/o opzioni di adattamento rispetto
    a fenomeni o eventi naturali o antropici .
    Lobiettivo primario di tale strumento consiste
    nel localizzare elementi o siti territoriali
    vulnerabili, ricercandoli secondo criteri di
    vulnerabilità espressi di volta in volta
    dallutilizzatore e nel rispetto delle
    peculiarità del territorio.

Quanti siti simili esistono sul territorio? E
dove sono localizzati? I moduli elaborativi di
SISI sono specificatamente progettati per
scandire sistematicamente il territorio e
rispondere a tali interrogazioni. Inoltre il
sistema delimita e restituisce cartograficamente
le aree vulnerabili identificate.
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58
COMPONENTI E FASI ELABORATIVE
WEB_GIS
Definizione ed inserimento dei criteri di
vulnerabilità e di ricerca
BANCA DATI GEOSPAZIALE
  • MODULI SW DI DIAGNOSTICA
  • RICERCA, INDIVIDUAZIONE E LOCALIZZAZIONE DI SITI
    VULNERABILI (secondo i criteri definiti
    dallutilizzatore)
  • DELIMITAZIONE DI AREE VULNERABILI
  • RESTITUZIONE DI MAPPE DI AREE VULNERABILI
  • Banca dati geospaziale
  • Archivia e gestisce i livelli informativi
    necessari per la descrizione virtuale del
    territorio dettagliata ed aggiornata
  • Componenti e fasi elaborative
  • Innovativi metodi ed algoritmi di analisi e
    modellistica geospaziale in ambiente GIS
  • WEB_GIS
  • Accesso via internet ed utilizzo ai fini della
    definizione di misure per la salvaguardia delle
    infrastrutture e della popolazione

Scala Nazionale
SELEZIONE SITI PILOTA
Scala di dettaglio
MODULI SW DI SIMULAZIONE Progettazione e
sviluppo di modelli di simulazione per
lesecuzione di indagini di dettaglio su siti
pilota vulnerabili rispetto a specifici fenomeni
o eventi avversi.
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59
Componente elaborativa SISI AnalyzeTool
E in corso lo sviluppo e limplementazione,
mediante specifici ambienti di programmazione, di
innovativi Moduli SW per la ricerca e
lindividuazione dei Siti Vulnerabili presenti
sul territorio.
  • I criteri di vulnerabilità sono interrogazioni al
    Sistema. Ad esempio
  • Selezionare i centri densamente abitati, gli
    insediamenti produttivi, le reti di trasporto,
    ecc. compresi entro un raggio assegnato (ad
    esempio 1 km) e caratterizzati da predefinite
    distanze reciproche (ad esempio a 200 m luno
    dallaltro)
  • Localizzare le aree urbane nelle cui vicinanze
    sono presenti raffinerie, depositi di
    carburante, impianti di trattamento di reflui e
    rifiuti solidi, industrie, reti di trasporto e
    corsi dacqua superficiali
  • Selezionare, in base a caratteristiche
    morfologiche, le cosiddette coste basse (ossia
    le spiagge), che rappresentano la tipologia di
    coste potenzialmente vulnerabile a fenomeni di
    risalita del moto ondoso in occasione di eventi
    di mareggiata
  • Selezionare le aree caratterizzate dalla
    presenza, in un dato raggio, di due o più
    possibili bersagli o fonti di rischio (ad es.
    intersezioni tra reti di trasporto e reticolo
    idrografico naturale o artificiale contiguità
    tra diverse attività produttive che possono avere
    impatto negativo luno sullaltro, ecc)

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RISULTATO Mappa delle Aree vulnerabili
Delimitazione delle Aree vulnerabili come
aggregato di Siti Vulnerabili contigui
  • Esempio di criterio di vulnerabilità e di ricerca
    di Siti Vulnerabili
  • Si vogliono individuare quei punti del territorio
    nel cui intorno di raggio 1 km coesistono una
    serie di elementi territoriali. Nellesempio
  • Aree Urbane
  • Reticolo Idrografico
  • Rete Ferroviaria
  • Rete stradale
  • Contemporaneamente essi sono incrociati con la
    Carta della Vulnerabilità idrogeologica.

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CRESCO Centro Computazionale di RicErca
sui Sistemi Complessi www.cresco.enea.it
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