Na skrzyżowaniu nauki i technologii

Badania naukowe

Pod auspicjami Unii Europejskiej prowadzony jest w Krakowie międzynarodowy 
program badawczy CrossGrid. W programie udział bierze 21 instytucji naukowych 
z 11 państw. Kierownictwo powierzono krakowskim naukowcom.

Marian Nowy

 W świecie istnieją ogromne zasoby obliczeniowe, rozproszone pomiędzy różnymi ośrodkami, często nie do końca wykorzystane. Szybkie sieci telekomunikacyjne umożliwiają połączenie ich i prowadzenie dużych, skomplikowanych obliczeń. W Stanach Zjednoczonych powstał zatem pomysł stworzenia światowej sieci komputerowej Grid, służącej nie tylko wymianie informacji, tak jak w sieci internetowej www, ale wykorzystywanej do różnych zadań obliczeniowych. Nazwa Grid nawiązuje do sieci energetycznej, do której jesteśmy wszyscy podłączeni, nie zawsze wiedząc, z jakiej elektrowni pobieramy prąd. Cross – także z angielskiego – oznacza skrzyżowanie, w tym przypadku linii telekomunikacyjnych.

Europa postanowiła wykorzystać amerykański pomysł, a Polacy pragną zająć w tej dziedzinie należne im miejsce. Koordynowany przez krakowskich naukowców program CrossGrid ma cztery zadania. Korzystając z mocy obliczeniowych komputerów w 11 krajach ma opracować system wizualizacji wspierający chirurga w czasie operacji, przygotować metody obliczeniowe do prowadzenia symulacji powodzi, pomóc w opracowaniu danych z prowadzonych w Europie eksperymentów z zakresu fizyki jądrowej oraz opracować system do symulacji przemieszczania zanieczyszczeń w atmosferze, sprzężony z systemem przewidywania pogody. Koordynatorem programu jest Akademickie Centrum Komputerowe AGH. Z polskiej strony w pracach biorą też udział: Instytut Fizyki Jądrowej w Krakowie, Instytut Problemów Jądrowych w Warszawie, Poznańskie Centrum Superkomputerowe oraz Instytut Modelowania Matematyczno-Komputerowego UW w Warszawie. Głównym koordynatorem projektu jest prof. Michał Turała z IFJ i Cyfronetu, fizyk, elektronik, a teraz, jak się okazuje, także informatyk.

Koledzy z IFJ wydają jednoznaczną opinię: Michał Turała łączy głęboką znajomość nowoczesnej elektroniki i detektorów stosowanych w eksperymentach fizyki wysokich energii z równie głęboką wiedzą o fizyce w tych eksperymentach uprawianej. Jest świetnym organizatorem. Ma głowę kipiącą pomysłami. I są to w większości pomysły zrealizowane! I wtedy, gdy jest to wystawienie poezji Rilkego w teatrze studenckim, którego Michał był oczywiście organizatorem, reżyserem i aktorem, i gdy jest to brawurowa wyprawa wysokogórska, i gdy jest to udział w wielkim przedsięwzięciu eksperymentalnym.

LATA NAUKI

A jak się zostaje fizykiem? Prof. Michał Turała, znany nie tylko w Europie, uważa, iż w jego sytuacji w pewnym sensie przez przypadek, ale zaraz przywołuje z pamięci nauczyciela fizyki ze słynnego krakowskiego Nowodworka, starego legionistę, legendę – prof. Tadeusza Strojnego. Miał bardzo dobre podejście do uczniów, traktował wszystkich surowo, wymagał, a jednocześnie był sprawiedliwy. Dobrze wspomina też nauczyciela matematyki, prof. Kazimierza Kozioła.
Rozpoczął studia elektrotechniczne w Akademii Górniczo-Hutniczej, bo można się było tam uczyć fizyki, matematyki i elektryki. Został asystentem w AGH, w Międzyresortowym Instytucie Fizyki i Techniki Jądrowej, którego dyrektorem był prof. Jerzy Jurkiewicz. Wtedy, będąc w grupie dr. Leszka Turka, zaczął współpracować z fizykami cząstek.
Zawsze był niespokojnym duchem. A jakie perspektywy miał taki duch w Krakowie? Pomyślał, że gdyby zdarzyła się okazja wyjazdu, to chętnie by z niej skorzystał. Zdarzyła się. Pierwszy kontakt z fizyką cząstek miał miejsce w Stacji Pomiarów Promieniowania Kosmicznego w Armenii, na górze Aragac. Urządzenia były jeszcze lampowe, tranzystory dopiero się pojawiały, ale każdy z nich był wielkości paznokcia. Pracował więc z lampami. Zanim się ich dobrze nauczył, pojawiły się tranzystory. Gdy je opanował, przyszły układy scalone. Tak zawsze przed człowiekiem jest jakiś znikający cel...

Potem był wyjazd do Dubnej, do Zjednoczonego Instytutu Badań Jądrowych. Współpracował z tym ośrodkiem prof. Jerzy Bartke i on to załatwił. Pojechał. – To był następny krok w moim uczeniu się i pierwsze prawdziwe zetknięcie się z laboratorium fizyki cząstek – wspomina profesor. – W tym czasie pojawiły się pomysły, aby informacje uzyskane w efekcie badań rejestrować nie w sposób fotograficzny, ale elektronicznie, w komputerach. W nauce ważny jest pomysł i inicjatywa. Prof. Oleg Czyżewski z prof. Edwardem Cyganowem postanowili razem pracować w eksperymentach tego typu. Dołączyłem do nich.

W 1968 roku na konferencji w Wersalu – pierwszy prawdziwy wyjazd za granicę! – referował wyniki swych prac podczas sesji, którą kierował prof. Charpak, późniejszy laureat Nobla.

– W następnym roku posłali mnie do Genewy, do Europejskiego Laboratorium Fizyki Cząstek. To nie znaczy, że byłem najlepszy z tych, co pracowali w Dubnej. Po prostu Rosjan nie wypuszczano za granicę. Szef powiedział: niech jedzie, kto może. Wypuścili Polaka, więc pojechał... Tak dostałem się na staż do grup prof. Charpaka i dr. Verweija.

Z Rosjanami to w ogóle było tak, że zawsze chcieli być najlepsi, opowiada profesor. Wybudowali więc bardzo duży akcelerator, ale nie mieli do niego programu. Odwrotnie niż w Genewie, gdzie najpierw zadaje się pytanie, czego chcemy się dowiedzieć, a potem buduje odpowiednie urządzenia badawcze. A Rosjanie? Czy nie mieli wizji? U nich decyzje miały w dużej mierze charakter polityczny. Akceptowano wszystko, co było „naj”, a o próbach, eksperymentach zapominano. A w nauce trzeba być konsekwentnym i angażować się do końca. Pół życia trzeba czasem spędzić nad jednym eksperymentem. To jest sprawa wyboru.

DOSTĘP DO CUDZEGO KOMPUTERA

Od 1973 wyjazdy były już regularne. Każdego roku bywał po dwa, trzy miesiące albo w Instytucie Maxa Plancka albo w CERN-ie, pracując przy poszczególnych eksperymentach. W 1990 roku został członkiem rady do spraw budowania detektorów w CERN-ie, Europejskim Laboratorium Fizyki Cząstek w Genewie. Potem jej przewodniczącym.
W 1994 roku dyrektor generalny CERN-u prof. C. Llewellyn-Smith zaproponował mu stanowisko dyrektora działu elektroniki i komputerów w fizyce. Trochę go to zaskoczyło. Ale porozmawiał z prof. Andrzejem Białasem i prof. Jerzym Niewodniczańskim, pomyślał i propozycję przyjął. Dla wielu osób w CERN-ie było to spore zaskoczenie. Skąd się wziął ten Polak?

– Miałem niełatwe zadanie, bo musiałem przeprowadzić reformę organizacyjną, związaną z przygotowaniami do nowych badań. Ale jakoś udało się – mówi profesor.

Na czas pełnienia funkcji musiał pozostawić prace badawcze. Kiedy skończyła się kadencja dyrektorska, wrócił do pracy naukowej, do IFJ. A ponieważ jest niespokojnym duchem, jak mawiają jego koledzy, a życie to potwierdza, zajął się czymś nowym, CrossGridem. Nie chciałby jednak być widzianym tylko przez pryzmat Gridu czy CrossGridu. To tylko droga do celu, jak wiele jego związków z techniką i technologią. Fizyka zawsze potrzebowała „narzędzi”. Dawniej fizyk-badacz sam je konstruował. Dzisiaj całe zespoły koncentrują się na metodach i narzędziach do badań. Poświęca się temu wielu znakomitych fizyków, a ich działalność jest uznawana za ważną, czego najlepszym dowodem są Nagrody Nobla, przyznawane za nowe techniki doświadczalne – np. dla George’a Charpaka w 1992 roku. W ubiegłym roku prof. Michał Turała został członkiem Polskiej Akademii Umiejętności.

Obserwatorowi rozwoju Gridów nasuwa się jednak nieodparte pytanie, czy rzeczywiście jest to taka nowość, czy Grid nie jest jedynie wykorzystaniem istniejącej sieci www?

– Tak, ale to jest coś więcej niż sieć – odpowiada prof. Turała. – to także możliwość dostępu do cudzego komputera. Trzeba mieć na to zgodę. Chodzi też o to, by móc korzystać z wielu takich komputerów, położonych zresztą w różnych częściach świata.

Okazuje się, że mogą to być bardzo różne komputery, przede wszystkim będące własnością instytucji naukowych, chodzi bowiem o komputery dysponujące dużymi zasobami. Można by oczywiście rzucić hasło: pomóżcie nam liczyć, ale wiele jest zadań, z którymi nie poradzą sobie małe komputery. To jednak nie wszystko. Bo nie wystarczy posiadać prawo do identyfikacji jako użytkownik cudzego komputera, ale potrzebne jest oprogramowanie, które zapyta, czy w tym komputerze jest tyle miejsca, ile potrzebujemy, a jak go nie będzie, to poda inny adres. Czyli jak nie w Lyonie, to może w Hamburgu, a jak nie tam, to może w Sydney? Program sam będzie musiał wyszukiwać komputery z wolną mocą przerobową i pamięcią.

WSPÓLNY PIEŃ

– Na potrzeby CERN-u chcemy wykorzystać Grid nie tylko do liczenia danych, ale także do ich przechowywania – mówi prof. Turała, który, będąc już w krakowskim IFJ, cały czas współpracuje z CERN-em. – Bo trzeba pamiętać o tym, że Grid to nie tylko technologia, to także sposób na życie. CERN stał się już ośrodkiem światowych eksperymentów, nie tylko europejskich. I wszyscy mówią: my chcemy liczyć. A możliwości CERN-u są ograniczone, trzeba zatem odwołać się do innych państw i ośrodków. To jest właśnie globalizacja w rozwiązywaniu problemów naukowych. To jest również udostępnienie innym wspólnych zasobów. Unia Europejska ustanowiła nawet „Grid do rozwiązywania dużej sprawy”, ponieważ przy stopniu skomplikowania niektórych obecnych badań, nawet duże ośrodki obliczeniowe stają się bezradne.

Profesor przyznaje, iż podstawą Gridu jest Internet. Dodaje nawet, iż powstająca nowa sieć, to www na sterydach. Ale Internet musi mieć podłączone do siebie jakieś urządzenie. O ile w www są to serwery, to w przypadku Gridu są to elementy pamięciowe, obliczeniowe, a nawet czujniki.

– Na przykład, jeśli chodzi o powodzie, to możemy umieścić całą sieć czujników nad rzekami, na radarach meteorologicznych i na satelitach, i w ten sposób zbierać informacje, które potem staną się przedmiotem analizy informatyków i meteorologów. Będzie można określić możliwości wystąpienia powodzi, biorąc pod uwagę wielkość opadu, rodzaj gruntu, ścieki wodne – wiele różnych czynników. Ogrom danych! Będzie więc dużo liczenia i to szybkiego, prawie w czasie rzeczywistym, bo powódź nie będzie czekała!

Pomysł się przyjął. W tej chwili jest dwadzieścia Gridów. Powołano nowy projekt GridStart, który ma pełnić rolę swego rodzaju parasola nad wszystkimi innymi europejskimi projektami. 18 i 19 czerwca spotkali się w Brukseli przedstawiciele poszczególnych krajów, by wymienić informacje o swych Gridach i zacząć tworzenie wspólnego języka naukowego w tej dziedzinie.

Ten pomysł ma też przyszłość. W ramach 6. Programu Ramowego Unii Europejskiej powstaje projekt EG (The European Grid Forum, Egrid) – jeden wspólny europejski Grid. EG to jest pień, u podstaw jest sieć informatyczna, a gałęzie to są różne zastosowania – fizyka, biologia, medycyna, powodzie, a ostatnio mówi się nawet o jego zastosowaniu w biznesie.

Europa podzieliła się na mniejsze konsorcja, do każdego z nich wchodzi po kilka państw. Europa Środkowa – Austria, Czechy, Węgry, Polska, Słowacja i Słowenia – tworzy wspólny Grid. Kieruje nim prof. Michał Turała. – Bo wie pan, co też jest dla nas bardzo ważne w Gridzie? – mówi prof. Turała. – To, że dzięki niemu będziemy mogli stworzyć zjednoczoną europejską infrastrukturę komputerową. Dla nas, Polaków, jest to o tyle ważne, że aby być naprawdę w Europie, musimy umieć korzystać z jej zasobów, w tym przypadku – komputerowych.

Komentarze