Title: Diapositiva 1
1ITALIAN NATIONAL AGENCY
FOR NEW TECNOLOGY, ENERGY
AND THE ENVIRONMENT
2Programma 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
3Il 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
4Macrostruttura del progetto
Prof. Jack Dongarra Prof. Umberto Ferrari Prof.
Agostino Mathis Prof. Salvatore Tucci Prof.
Samuel Varnado
Direttore CAMO
5Situazione finanziaria al 14/11/07
6Nuovo 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.
7Ripartizione delle risorse per macrocategoria (K)
Valore complessivo del Progetto ca. 9.300.000
8ICT SCENARIO EVOLUTIVO
ENEA (CRESCO 180)
ENEA
Previsione 500
Evoluzione nel tempo dei computer ad alte
prestazioni
9ENEA CRESCO SupercomputerN 180 Top500 Novembre
2007
10Cronogramma1 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
11Le 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
12LA 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
13SP 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
14SP I.1 Realizzazione dellinfrastruttura HPCN
- Sala Calcolo CRESCO (ENEA-Portici)
15SPI.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.
16SPI.2 Struttura generale dati CRESCO(operativa)
17WARC 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
19 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
20SPI.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
21SPI.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.
22SPI.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
23SPI.2 Analisi ed ottimizzazione di strumenti
Software per l'utilizzo di IDL sulla GRID ENEA
24SPI.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.
25SPI.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.
26SPI.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
27SPI.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
28SPI.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.
29Programmazione 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.
30SPI.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
31SPI.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.
32LA II Riassunto attività
33LA 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
34 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.
35 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.
36 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.
37SP 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.
38SP 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
39SP 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
40SP 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
41SP 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.)
42LA 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
43SPIII.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
44Analisi 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.
45SPIII.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
46SPIII.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)
47SPIII.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
48SPIII.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.
49Network 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
50SPIII.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
51SPIII.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
52SPIII.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
53SPIII. 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
54SPIII.5
CAMPUS BIOMEDICO
Tor Vergata
MIDDLEWARE INTERFACCIAMENTO SIMULATORI
CRIAI
SIMULATORE RETE ELETTRICA
SIMULATORE RETE TELECOM
SIMULATORE Infrastruttura n
ENEA
55SPIII.5
CRIAI
Protocollo proprietario
56Stato di avanzamento dei lavori
SPIII.5
57SPIII.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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58COMPONENTI 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.
58
59Componente 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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60RISULTATO 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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61 CRESCO Centro Computazionale di RicErca
sui Sistemi Complessi www.cresco.enea.it