Персональные инструменты
 

В Академии Sinica исследуют круговорот углерода



International Science Grid This Week, 12 августа 2009 года



Наблюдение за флуктуацией углерода в его круговороте между атмосферой, живыми организмами и почвой дает ученым большие возможности исследовать изменение климата.

Одним из методов сбора требуемых данных является построение сети вышек, поставляющих первичный информационный материал для последующего анализа в отношении углеродного цикла и глобального изменения климата. Одна из таких вышек на фото справа - это Башня Chi-Lan-Flux, которая находится на Тайване. Но собранные от сенсоров различных вышек экологические данные хранятся на соответствующих сайтах в базах данных в нестандартизованных форматах. Переработка этих данных требовала до сих пор применения сложного конвейерного компьютинга.

Введение стандартизованных данных вместе с использованием глобальных вычислительных ресурсов позволила Центру грид-компьютинга в Академии Sinica (Тайвань, Academia Sinica Grid Computing Center,ASGC) разработать новый грид-подход для наблюдения за движением углеродных потоков.

Углеродный цикл, в котором углерод из углекислого газа атмосферы(CO2) переходит в живые существа, затем в почву и далее обратно в атмосферу, играет ключевую роль в процессе глобального потепления. В связи с этим наблюдение за флуктуацией этого цикла позволяет ученым глубже понять природу изменения климата.

Одним из способов сделать это является построение сети из 500 географически ра;спределенных информационных башен, собирающих требуемые первичные данные, которые затем предоставляются организациям, занимающимся исследованиями глобальных процессов, и любым другим сообществам, интересующимся поведением углеродного цикла и вопросами глобального изменения климата.

К сожалению, собранные сенсорами различных башен экологические данные хранятся в базах данных в нестандартизованных форматах; воспроизведение этих данных требовало до сих пор сложных конвейерных вычислений.

Чтобы справиться с этой трудностью, в Академии Sinica (ASGC) был разработан новый метод, ориентированный на использование современного грид-компьютинга.

Разработанный прототип использует все преимущества грид-технологий по управлению данными, одновременной загрузке большого количества работ и предоставлению компьютерных ресурсов по требованию. В эту систему интегрированы Grid Application Platform (GAP), система Кеплер обработки научного рабочего потока и подсистема информационного хранилища.

Система GAP, разработанная в ASGC, предназначена для уменьшения сложности при работе со средой грида. Система GAP не только позволяет одновременную загрузку большого количества работ, но также предоставляет и другие функции, такие, как мониторинг работ и поиск данных.

Башня Chi-Lan-Flux

Башня Chi-Lan-Flux находится в северной части острова вблизи заповедника Озера Yuan-Yang. На высоте 1400-1800 метров над уровнем моря площадь горы Chi-Lan занимает примерно 310 гектар; в течение года очень часто бывают дожди и большая облачность. Климат умеренный, жаркий и сырой, из деревьев главным образом растет тайваньский кипарис. Рисунок опубликован Jia-ying Jiang, Chi-Lan Mountin.

Общий доступ при использовании GAP

Для обработки неоднородных и сложных экологических данных, в грид-систему была внедрена подсистема информационного хранилища с помощью стандарта Языка экологических метаданных (Ecological Metadata Language-EML) и службы AMGA Metadata Service. Первичные данные автоматически архивируются в Гриде данных (Data Grid), пользователи могут легко найти и выбрать данные доступа через сервер метаданных (Metadata Server) и схемы GAP.

Кроме управления данными подсистема информационного хранилища способна обрабатывать данные и предоставлять некоторые функции для их анализа.

Стараясь помочь тайванским организациям, занимающимся процессами движения углерода в природе, ASGC использует имеющийся инфраструктурный подход е-науки с грид-технологиями и традиционными системами рабочих потоков. С применением разработанного нового метода работающие с углеродным потоком пользователи могли бы легко получать доступ к множествам распределённых данных, а также загружать и мониторить свои задания.

На сегодняшний день многие пользователи в Азии, такие, как например, Таиланд и Малазия, выразили свое желание присоединиться к данной инициативе ASGC по исследованию углеродных потоков.

- ASGC для iSGTW

Общий вид приложения Carbon Flux



Система построена по трёхуровневой схеме. На уровне сенсорной сети зафиксированные данные от полевой станции автоматически отправляются на сервер архивации (SE). Уровень управления данными и уровень синтеза данных позволяют грид-порталу сформировать систему метаданных, состоящую из грида данных и вычислительного грида. для анализа данных.

Изображение среза материкового льда



Поляризованный свет позволяет обнаруживать состояние атмосферы тысячелетней давности, в срезах материкового льда содержатся пузырьки воздуха той эпохи. Изображение с разрешения UCAR (The University Corporation for Atmospheric Research).