EUFORIA-projekti

Toteutus

EUFORIA-projekti muodostuu kahdesta osiosta, joita aluksi toteutetaan rinnan, mutta jotka projektin myöhemmässä vaiheessa yhdistetään. Ensimmäinen osio on kehitys ja käyttöönotto -osio, jossa projektiin valittuja ohjelmia optimoidaan ja muokataan grid- ja suurteholaskenta-alustoille soveltuviksi. Oleellisena tässä osiossa on laskentainfrastruktuurin käyttöönotto, jota kehitetään projektiin osallistuville. Niinpä tämä osio on pääasiassa tarkoitettu ohjelmien ja sovellusten kehittäjille, koska pääpaino on plasmafysiikkaohjelmien toteutuksessa ja ohjelmien rakenteessa. Jotta projektin tuottama hyöty ei jäisi vain projektiin osallistuville, vaan leviäisi laajemminkin fuusionmallinnusyhteisöön, yleisiä kursseja järjestetään sovellusten mukauttamisesta eri laskenta-alustoille. Lisäksi saadut tulokset fuusio-ohjelmien kehitystyöstä julkaistaan yleisesti saataville sekä opastetaan uusia ohjelmien kehittäjiä heidän tuodessaan ohjelmansa EUFORIA-projektiin. Tämä vaihe yksistään tekee suuren harppauksen fuusion mallinnuskapasiteetissa.
Toinen vaihe projektista keskittyy standardointiin ja integrointiin. Tässä vaiheessa on kaksi osiota.  Teknologiapainotteisessa osiossa kehitetään työkaluja ja teknologioita, jotta käyttäjille saataisiin läpinäkyvä menetelmä resurssien jakamiseen ja aikatauluttamiseen sekä mallinnusohjelmien dynaamiseen yhdistämiseen.  Käyttäjä ja fysiikka -painotteisessa osiossa muodostetaan optimoiduista ohjelmista monimutkaisia kokonaisuuksia, joissa yhdistetään standardoiduilla tietorakenteilla ja tiedonsiirtomenetelmillä ohjelmia yhdeksi kokonaisuudeksi. Avainkomponentteja näissä ovat yhteiset tietorakenteet niin reuna- kuin ydinplasmasimulaatioille, yhdistettyjen töiden hallintatyökalut ja tiedon käsittely ja visualisointiohjelmat. Myös tämä vaihe yksinään on merkittävä askel fuusionmallinnusyhteisön mallinnuskapasiteetissa ja -kyvyssä.

NA1: Johtaminen

NA1-työryhmän tehtävänä on konsortioiden hallinnollinen tukeminen ja johtaminen. Myös eri tutkimus- ja palveluaktiviteettien koordinointi on tämän työryhmän tehtävänä, erityisesti painottuen eri aktiviteettien väliseen viestintään.

NA2: Dokumentaatio ja opetus

NA2-osio tuottaa tarvittavaa dokumentaatiota sekä opetusta, jotta projektin suurteholaskenta- ja Grid-infrastruktuuri saadaan käyttöön. NA2 sisältää opetusohjelman, joka on suunniteltu auttamaan käyttäjiä tarvittavien tietojen ja taitojen hallitsemiseen käyttääkseen laskentainfrastruktuuria.

NA3: Tiedottaminen

Projektista tiedottaminen on erittäin oleellista, jotta mahdolliset käyttäjät saavat tietoa mitä projekti voi heille tarjota. Tiedon pitää olla stimuloivan houkuttelevaa ja korostaa hyötyjä joita saa liittyessään DEISA:an, EGEE:hen ja EUFORIA:n grid ja hpc -yhteisöihin. Mahdollisille käyttäjille suunnatuista opetustilaisuuksista tiedottaminen on myös oleellinen osa tiedottamista ja tämän osion oletetaan tuottavan yleiskuva koko projektista.

SA1: Grid -infrastruktuurin käyttöönotto ja hallinta

Tämän aktiviteetin tavoitteena on tarjota kehittynyt grid-infrastruktuuri tieteelliseen laskentaan fuusion tutkimuksessa Euroopan tutkimusalueella. Tässä osiossa hajautetun laskennan resurssit yhdistetään yhdeksi koherentiksi grid-palveluksi, joka mahdollistaa tutkijoille uusien tieteellisten haasteiden käsittelyn.

SA2: suurteholaskentainfrastruktuuri (HPC)

SA2:n tavoite on tarjota ohjelmien kehittäjille ja tutkijoille turvallinen yhteys suurteholaskentapalveluihin ja tukipalvelut eri supertietokonekeskuksista. (CSC, BSC, EPCC)
Palveluita tarvitsevat  JRA2:n ohjelmoijat, jotka  keskittyvät optimoimaan fuusionmallinnusohjelmistoja. Jotta optimointityötä voidaan tehdä kunnolla, on ohjelmoijilla ja tutkijoilla oltava sopiva laskentaympäristö testausta, virheiden etsintää ja ajamista varten. Lisäksi supertietokoneita tarvitaan soveltuvuustesteihin ja tutkijoiden ajoihin.

SA3: Käyttäjätuki Grid- ja suurteholaskennalle

Tarjota tieteellisille käyttäjille käyttäjätukimekanismi, jotta he voisivat saada EUFORIA-projektin tarjoamat grid- ja HPC-laskentapalvelut käyttöönsä nopeasti ja tehokkaasti. Käyttäjille tulee olemaan yksi käyttöliittymä, joka tarjoaa keskeiset yhteydet samalla hyödyntäen osaamista osallistujainstituuteista. Käyttöliittymä tarjoaa rekisteröitymisen, resurssien ja käyttäjätilin hallinnan sekä käyttötuen kaikille käyttäjille.

JRA1: Ohjelmien muuntaminen Grid-infrastuktuurille

Tässä aktiviteetissa pilottijoukko plasman reuna- ja ydinkuljetusmallinnusohjelmia mukautetaan grid-laskentaan. Tärkein tavoite on tutkia grid-laskennan mahdollisuuksia fuusiotutkimuksessa aloittaen pienestä pilottiohjelmien joukosta, jotka vaikuttavat sopivimmilta grid-laskentaan.  Ensimmäisessä vaiheessa joukko sarjaohjelmia muokataan grid-laskentaan. Toisessa vaiheessa kaksi kytkettyä ohjelmaa asennetaan grid-alustalle testausta varten. Erityisesti huomiota kiinnitetään rinnakkais- ja sarjatöiden yhdistämisessä siihen millaista hyötyä uudella sekalaskentastrategialla voisi olla tulevaisuuden fuusiotutkimuksessa. Ohjelmien sopeuttamisessa ja tiedon hallinnassa opitut asiat käytetään arvokkaana tulevissa fuusiosimulaatioissa ja -kokeiluissa.

JRA2: Ohjelmien sopeuttaminen suurteholaskenta (HPC) -infrastruktuurille

JRA2-aktiviteetissa joukko keskeisiä plasmafysiikkaohjelmia muokataan osallistuvissa HPC-keskuksissa oleville rinnakkaissupertietokoneille. Tavoitteena on saada ohjelmat toimimaan nopeammin ja käyttämään useampia suorittimia, jotta voitaisiin laskea huomattavasti suurempia ongelmia ja siten saada fuusionmallinnuskapasiteettia lähemmäksi fuusioreaktorin täysimittaista mallintamista. Ohjelmat tullaan suunnittelemaan toimivaksi tehokkaasti nykyisillä teraskaalan - ja myös seuraavan sukupolven petaskaalan - supertietokoneilla.

JRA3: Yhdistettyjen töiden hallinta

Erillistien ohjelmien ja modulien kytkeminen yhteen vaatii koordinointia ja tietorakenteiden hallintaa sekä resurssien jakamista toimiakseen tehokkaasti. Workflow:n hallintatyökalu helpottaa integraatioprosessia ja tarjoaa rungon lisätehtävien, kuten töiden interaktiiviselle seuraamiselle ja ohjaamiselle.  Aktiviteetti tarjoaa myös mahdollisen aloituskohdan standardoiduille tietorakenteille ja jälkikäsittelytyökaluille.

JRA4: Visualisointi

Tämän aktiviteetin tavoitteena on tarjota joukko yhtenäisiä visualisointityökaluja Euforia:n laskenta-alustaan integroiduille ohjelmille. Joitakin näistä työkaluista käytetään ohjelmien tuottamien tulosten jälkikäsittelyyn ja joitakin integroidaan yhdistettyjen töiden hallintaan mahdollistaen ajonaikaisen visualisoinnin ja monitoroinnin yhdistetyissä töissä. Kehitettävät visualisointityökalut pohjautuvat olemassa oleviin ohjelmiin, kuten pythoniin, numpyyn, matplotlib:iin ja VTK:hon.