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Computação GRID em Física de Plasmas e Fusão Nuclear
Universidade Técnica de Lisboa
Computação GRID em Física de Plasmas e Fusão Nuclear
Investigador Responsável: Ricardo Parreira de Azambuja Fonseca
Financiamento: 42.000 €
Os plasmas são ubíquos na natureza e a tecnologia baseada em física de plasmas está na vanguarda da investigação científica há mais de meio século, com aplicações muito para lá da ciência fundamental, cobrindo um vasto leque de tópicos, da engenharia à medicina, da tecnologia espacial, e no desenvolvimento duma nova forma de energia, livre da dependencia do petroleo. Estes problemas representam grandes desafios científicos, necessitando das mais avançadas ferramentas numéricas, tanto para a modelização detalhada de interacções físicas como para processar os vastos volumes de dados produzidos pelas actuais experiências de laboratório em física de plasmas. Estas ferramentas necessitam recursos computacionais significativos, que podem já ser acedidos através de infra-estruturas de computação GRID. O ênfase desta proposta está então na preparação das nossas ferramentas numéricas para física de plasmas e fusão nuclear para utilização em ambientes de computação GRID.
Para compreender estes problemas, um conhecimento detalhado dos mecanismos físicos envolvidos deve ser alcançado. No entanto, a interacção colectiva de partículas e campos em plasmas representa um problema extremamente complexo. A compreensão fundamental da física envolvida nestes sistemas pode agora ser alcançada através da combinação dos mais avançados laboratórios e sistemas de computação avançada/computação GRID, sendo necessário executar trabalhos que necessitam de grande processamento, tanto em termos cálculo como de volume de dados. Através duma perspectiva consolidada que reúne teoria, simulação e experiências, os desafios intelectuais da física dos plasmas e da fusão nuclear podem ser ultrapassados, sendo as infra-estruturas que o modelo emergente de computação GRID disponibiliza cruciais para este esforço. É no entanto fundamental que este poder computacional seja disponibilizado duma forma simples e eficiente aos nossos investigadores, e que as actuais ferramentas sejam facilmente utilizáveis neste novo ambiente.
Ao analisar estes problemas do ponto de vista da física computacional, o investigador realiza experiências numéricas, e retem tanta informação sobre a evolução do seu modelo numérico quanto desejado. O investigador pode então utilizar os resultados para verificar as suas previsões teóricas, ou compará-los com resultados experimentais e inferir detalhes sobre a experiência que de outra forma seriam impossíveis de obter. Este projecto tem como objectivo remover os obstáculos existentes no interface entre o investigador e os recursos computacionais, de forma a optimizar o fluxo de trabalho desta análise, pondo o peso exclusivamente nos recursos computacionais. Neste sentido o nosso projecto irá desenvolver as ferramentas necessárias para preparar e submeter os nossos trabalhos em ambientes de computação grid, adaptar os nossos códigos a este novo modelo, implementar os serviços necessários para recuperar os resultados das simulações, e expandir as nossas ferramentas de visualização e pós-processamento de dados para lidar resultados maiores e mais complexos.
O objectivo principal é então desenvolver ferramentas numéricas de simulação e de processamento de dados experimentais para utilização em ambientes de computação GRID, disponibilizando aos seus investigadores interfaces consistentes e fáceis de utilizar. Será implementado um acesso deslocalizado e consistente a recursos computacionais de topo desenvolvendo as necessárias aplicações de “middleware” e portais, com ênfase nas questões relacionadas com autenticação e acesso a dados distribuídos. Haverá interacção com 3 infra-estruturas de computação GRID, nomeadamente a EGEE grid (http://www.eu-egee.org/), à qual já pertencemos, a futura “Interactive European Grid Project” (int.eu.grid, http://www.interactive-grid.eu/) e também a Rede Nacional de Computação Avançada (RNCA), em que seremos um dos principais parceiros. Considerando que os nosso códigos de simulação são massivamente paralelos, estamos também a explorar uma ligação à grid DEISA (http://www.deisa.org/), através das nossas colaborações europeias, nomeadamente com o Barcelona Supercomputing Center.
Com estes recursos disponíveis e através da combinação de computação massivamente paralela/ computação GRID de alta performance, física teórica e física experimental estes problemas poderão então ser analisados, trabalhando em estreita ligação com os grandes programas experimentais neste domínio na Europa e as nossas colaborações com os grupos que lideram a física computacional de plasmas nos E.U.A. (grupo Prof W. Mori na UCLA), garantindo simultaneamente uma formação de excelência para uma nova geração de estudantes europeus no domínio da computação GRID, capazes de assegurar um liderança clara e sustentada da Europa neste excitante domínio de investigação.
