Выпуск 30 - сентябрь 2012

1. Вступление
2. Опыт Луизианы
3. киберинфраструктуры
4. Вычислительные исследования
5. Междисциплинарные исследования
6. Перекрестная деятельность
7. Последние события и заключительные мысли
8. Рекомендации

[Настоящий документ представляет собой работу Дэниэла С. Каца (директор CCT по развитию киберинфраструктуры, 2006–2009 годы) и Габриэль Аллен (помощник директора CCT, 2003–2008 годы); оно не отражает взглядов или мнений ОДП или СМЛ.]

Вступление

В последние годы многочисленные выдающиеся национальные группы (1) критически изучили современные разработки в области исследований и образования и пришли к аналогичному выводу: вычислительная наука и наука на основе данных, как третья опора исследований, стоящая наравне с теорией и экспериментом, радикально преобразится все области образования, научные исследования, производственная практика, а также местная и мировая экономика. Панели также сходным образом заключили, что для облегчения этой трансформации необходимо внести глубокие изменения в правительстве, научных кругах и промышленности. Замечания, сделанные в отчете Президентского консультативного комитета по информационным технологиям (PITAC) 2005 года (2) , по-прежнему актуальны: « Университеты ... не осознали стратегическое значение вычислительной науки ни в своих организационных структурах, ни в своих исследованиях и планировании образования. «Вычислительные инициативы, связанные с университетами, принимают различные формы: суперкомпьютерные центры, которые предоставляют национальные, общегосударственные или местные вычислительные средства и поощряют исследования, связанные с вычислениями; инициативы по найму преподавателей, нацеленные на инициирование исследовательских программ для изменения опыта и культуры университета; создание академических исследовательских центров в университетских городках, которые включают формальное привлечение преподавателей, например, через совместные должности с кафедрами; и многоуниверситетские или другие партнерства, в которых университет представлен одной организацией.

Мы считаем, что любое академическое учреждение, желающее усовершенствовать вычислительную и информационную науку, должно сначала изучить свой статус в трех областях: средства киберинфраструктуры, поддержка междисциплинарных исследований, а также вычислительная культура и опыт (рисунок 1). Средства киберинфраструктуры относятся к вычислительным ресурсам, хранилищу, сети и ресурсам визуализации (местным, национальным и международным), к которым имеют доступ исследователи; на техническую и профессиональную поддержку этих услуг; и к подключению этих сервисов к настольным машинам или экспериментальным приборам сквозным способом. Поддержка междисциплинарных исследований относится к политике университета по совместным назначениям между подразделениями и соответствующему продвижению и владению, политике и практике общеуниверситетских учебных программ, а также академическому признанию вычислительной науки, которое может оценить, например, разработку программного обеспечения или данных в аналогичной манера публикаций и цитат. Наконец, вычислительная культура и опыт связаны с наличием и значимостью профессорско-преподавательского состава в кампусе, который разрабатывает или использует вычисления в рамках своих исследований, а также предоставления курсов для студентов и аспирантов, которые будут обучать и обучать студентов работе над исследовательскими проектами в области вычислений. наук.

Рисунок 1. Продвижение комплексной программы по вычислительной науке требует скоординированных инициатив в развитии и поддержке междисциплинарных исследований, создания киберинфраструктуры, а также основополагающих исследований и культуры в области вычислений.

После того, как статус этих областей был рассмотрен, возникают дополнительные вопросы при разработке вычислительной инициативы. Должны ли ресурсы киберинфраструктуры быть современными, чтобы обеспечить передовые исследования в вычислительной науке? Должен ли преподавательский опыт в вычислительной науке распространяться на все кафедры или концентрироваться на нескольких кафедрах? Будет ли администрация университета поддерживать долгосрочную повестку дня в области вычислительной науки и иметь устойчивое желание проводить политику изменения культуры? Каковы сроки изменения?

Хотя имеется некоторая литература по вопросам, касающимся общих междисциплинарных исследований (например, обзор Национальной академии) (3) , мало что написано о базовых видениях, стратегиях, проблемах, практических реализациях и лучших практиках для вычислительных инициатив. Кроме того, то, что существует, обычно пишется для конкретной цели, например, для обоснования инициативы законодательного органа штата, финансирующего учреждения или администрации кампуса.

Опыт Луизианы

В апреле 2001 года губернатор штата Луизиана Фостер попросил законодательный орган штата профинансировать инициативу в области информационных технологий в качестве обязательства по 20-летнему плану «Видение 2020», принятому в 2000 году для роста и диверсификации экономики штата. Законодательный орган утвердил постоянное обязательство в размере 25 миллионов долларов в год, разделенное на пять государственных исследовательских институтов. LSU создал Центр прикладных информационных технологий и обучения (LSU CAPITAL), предназначенный для фондов в сфере образования, исследований и экономического развития, с намерением, чтобы эти инвестиции привели к созданию новых предприятий, увеличению числа выпускников в области ИТ и увеличению числа патентов. и лицензии. Эдвард Зейдель был нанят из Института гравитационной физики Макса Планка (AEI) для разработки концепции и подробного плана (4) по структурированию LSU CAPITAL в исследовательский центр, связанный с вычислениями и информационными технологиями, с физическим присутствием в кампусе и широким кругом сотрудников. миссия для междисциплинарных исследований в LSU и по всему штату. Зайдель стал директором LSU CAPITAL, подчиняясь вице-канцлеру LSU по исследованиям и экономическому развитию. В октябре 2003 года LSU CAPITAL был переименован в Центр вычислений и технологий LSU, или CCT (http://www.cct.lsu.edu). LSU отсутствовал во всех трех областях, обозначенных на рисунке 1: киберинфраструктура; поддержка междисциплинарных исследований и образования; и вычислительные исследования, которые требовали трехстороннего подхода к стратегии центра (5,6).

киберинфраструктуры

Чтобы удовлетворить потребности киберинфраструктуры LSU, CCT работала над развитием кампуса и региональных сетей, подключением к национальной высокоскоростной магистрали и созданием устойчивых вычислительных ресурсов в кампусе. (Отрицательный побочный эффект от того, что акцент делается на предоставлении ресурсов киберинфраструктуры, заключается в том, что некоторые люди склонны называть центр просто поставщиком ресурсов для высокопроизводительных вычислений (HPC), а не исследовательским центром; это оказалось проблемой с тем, как Центр был представлен и виден администрацией СМЛ.) CCT возглавил работу по предложению высокоскоростной сети по всему штату (называемой LONI) для соединения государственных исследовательских учреждений с несколькими оптическими лямбдами 10 Гбит / с. Губернатор Луизианы Бланко упомянул LONI в качестве приоритета в своем обращении к государству. В это время National LambdaRail (NLR) становился высокоскоростной оптической национальной магистралью без плана подключения к Луизиане. В 2004 году губернатор Бланко выделил 40 миллионов долларов в течение 10 лет на финансирование LONI, в том числе на приобретение и развертывание начальных вычислительных ресурсов на пяти объектах и ​​поддержку технических специалистов и персонала для развития исследований, образования и промышленности в штате. Государство также финансировало членство в NLR, чтобы соединить государство с вычислительной мощью, доступной по всей стране и миру.

Когда была сформирована CCT, LSU недавно развернул значительные вычислительные ресурсы: двухпроцессорные кластеры из 128 и 512 узлов, управляемые сотрудниками физического отдела, и компьютер IBM Power2 / Power3 из 46 узлов, управляемый Служба информационных технологий университета (ИТС). LSU создал группу HPC @ LSU, финансируемую 50-50 CCT и ITS для совместного управления этими системами, которые были единственными основными вычислительными ресурсами в Луизиане. HPC @ LSU также начала управлять вычислительными системами LONI, кластерами IBM Power5, а затем и дополнительными системами Dell для LONI и LSU, включая Queen Bee (самая большая система LONI), как часть TeraGrid, национальной инфраструктуры HPC в США.

В рамках CCT предусматривалось строительство кампуса и национального центра по развитию компьютерных наук во всех дисциплинах, при этом исследовательская деятельность этих групп должна быть максимально тесно связана с вычислительной вычислительной средой. Таким образом, услуги, предоставляемые вычислительной средой в университетском городке и нации, будут наилучшими из возможных, а результаты исследований преподавателей, студентов и сотрудников будут улучшены. Факультет CCT сможет руководить общенациональной исследовательской деятельностью, имея возможность выполнять исследовательскую программу, которая была бы невозможна иначе, предоставляя образцы для кампуса, стимулируя деятельность в области вычислительно-научных подходов к фундаментальным наукам, инженерии, гуманитарным наукам, бизнесу и т. Д. Это был ключевой компонент концепции CCT, который был успешным в других центрах (например, NCSA, SDSC, AEI) по всему миру.

Вычислительные исследования

Первоначально в Луизиане было очень мало факультетов, ориентированных на вычисления, которые препятствовали исследованиям в области вычислительной техники, сотрудничеству штатов и участию LSU в национальных или международных проектах, связанных с вычислениями. Чтобы решить эту проблему, основная стратегия CCT заключалась в том, чтобы набирать в LSU вычислительно-ориентированный факультет, как правило, на совместных 50-50 должностях с департаментами, с постоянным пребыванием в департаментах. Эта модель подробно обсуждалась и постоянно рассматривалась как лучшая модель для укрепления отделов в вычислительной науке и поощрения реальной поддержки общей инициативы со стороны департаментов. CCT также реализует другие стратегии для объединения преподавателей с центром, как для поощрения и поддержки участия преподавателей, уже находящихся в кампусе, чтобы играть активную роль в программах и исследованиях центра, так и для помощи в привлечении и наборе преподавателей, чьи научные интересы совпадают с CCT.

Исследовательский персонал также важен, позволяя быстро привлечь специалистов в конкретной вычислительной области в качестве катализатора и инструмента для набора преподавателей, сформировать мост между деятельностью центра и кампусом, обеспечить последовательную поддержку стратегически важных областей и облегчить разработку программного обеспечения на уровне производства.

Основная группа (в основной области CCT Core Computing Sciences), сосредоточенная вокруг факультетов компьютерных наук, электротехники и вычислительной техники и математики, должна была обладать необходимыми навыками, необходимыми для создания и поддержки любой программы в области вычислительной науки, включая вычислительную математику. научная визуализация, наборы программных средств и т. д. Были созданы группы приложений, позволяющие максимально эффективно использовать возможности в кампусе, возможности найма и новые возможности.

Кроме того, подразделение CCT по разработке киберинфраструктуры (CyD) стремилось лучше интегрировать исследования CCT и деятельность HPC с кампусом и национальными инициативами, с целью разработки, разработки и создания прототипа систем и программного обеспечения киберинфраструктуры для нынешних и будущих пользователей суперкомпьютерных систем LSU, партнерство, где это возможно, с исследовательскими группами в CCT, чтобы помочь профессионализировать прототипные системы и поддерживать и расширять их пользовательскую базу В состав CyD входят ученые в области вычислительной техники, которые, как ожидается, будут занимать 30–50% своего времени по предложениям, возглавляемым учеными в других местах в СМЛ или ЛОНИ, и тратить оставшуюся часть своего времени на деятельность в области вычислительной науки, которая приведет к новому финансированию или проектам и внутренней поддержке HPC. и LONI деятельность.

Целью образования CCT было воспитание следующего поколения лидеров в наукоемкой экономике Луизианы, создание высококвалифицированной и разнообразной рабочей силы. Чтобы достичь этой цели, были поставлены задачи помочь в разработке учебных программ и образовательных возможностей, связанных с вычислениями, чтобы помочь нанять преподавателей, которые будут поддерживать комплексные усилия по включению вычислений в учебные планы, предлагать программы, поддерживающие деятельность в области научных вычислений, привлекать и сохранить конкурентоспособных студентов и расширить возможности для женщин и меньшинств в дисциплинах STEM.

Междисциплинарные исследования

Последний компонент треугольника, междисциплинарные исследования, был поддержан организацией и проектами CCT. Преподаватели CCT, как правило, могут возглавлять и принимать участие в междисциплинарных исследовательских группах мирового уровня, связанных с вычислениями, организованными в основных областях: основные вычислительные науки, от побережья до космоса, материальный мир, культурные вычисления и системная наука и инженерия. В каждой целевой области есть руководитель факультета, ответственный за создание междисциплинарных исследовательских программ, администрацию, координацию найма новых преподавателей и сотрудников и организацию их подразделения. Междисциплинарное исследование обусловлено стратегически мотивированными крупномасштабными проектами в целевых областях, исследовательскими группами преподавателей и отделом развития киберинфраструктуры. Эти проекты обеспечивают поддержку (студенты, постдок, и руководство) сферам деятельности, а также широкий охват для образования и обучения по всему штату. Кроме того, CCT пытался привлечь старших администраторов и использовать преподавателей CCT для изменения учебного плана в кампусе.

Перекрестная деятельность

Два крупных проекта, начатых в 2007 году, были Институтом LONI и Cybertools. Институт LONI представлял собой общеуниверситетское сотрудничество по всему штату, основанное на успехе университетского партнерства LONI, для координации приема на работу двух преподавателей в каждом университете в области компьютерных наук, вычислительной биологии и / или вычислительных материалов и одного вычислительного материала. ученый в каждом университете, чтобы стимулировать совместные проекты. Cybertools - это еще одно многоуниверситетское сотрудничество, в котором использовались проекты в области вычислительной науки по всему штату для разработки инструментов, которые могли бы использовать вычислительные и сетевые ресурсы штата, что, в свою очередь, могло бы привести к появлению новых проектов в области вычислительной науки.

В частности, с точки зрения законодательного собрания штата, CCT была предназначена для стимулирования и поддержки нового экономического развития в штате. Фактически, начальные показатели успеха, предусмотренные для LSU CAPITAL, включали количество новых предприятий и патентов. Экономическое развитие должно быть тщательно спланировано и является долгосрочной инициативой, где успех может быть трудно измерить, особенно в краткосрочной перспективе. Пример успеха, хотя изначально и не планировался, был в сентябре 2008 года, когда Electronic Arts (EA) объявила, что разместит свой североамериканский центр обеспечения качества и тестирования в LSU, создав 20 рабочих мест на полный рабочий день и 600 рабочих на неполный рабочий день, с годовой фонд заработной платы в размере 5,7 млн. долл. США в течение следующих двух лет. EA отметила, что образовательные и исследовательские работы в LSU, включая области исследований CCT, были сильным фактором в решении компании разместить этот центр в Луизиане.

Последние события и заключительные мысли

В 2008 году Сейдел был принят на работу в Национальный научный фонд, а LSU назначил временного директора и со-директора и начал поиск нового постоянного директора, что привело к назначению директора из университета на трехлетний срок. Начиная с 2009 года, LSU столкнулся с несколькими существенными и продолжающимися сокращениями бюджета, которые в настоящее время влияют на ОДТ, особенно в связи с его способностью набирать и удерживать преподавателей и персонал.

Проблемы, с которыми сталкиваются в СМЛ, аналогичны тем, которые возникают в других учреждениях в ответ на призыв страны к развитию вычислений, вычислительной науки и междисциплинарных исследований. Мы полагаем, что важно тщательно проанализировать опыт таких центров, как в СМЛ, как мы пытались начать делать в этой статье, для того, чтобы установить передовой опыт для новых инициатив или привести к более фундаментальным изменениям. Исходя из нашего опыта в CCT, мы можем выделить четыре ключевых момента, которые, по нашему мнению, имеют решающее значение для успеха и устойчивости вычислительных исследовательских центров, таких как CCT:

Три аспекта вычислительной науки, показанные на рисунке 1, были приняты всерьез в университетском городке на самых высоких уровнях и рассматриваются как важный компонент академических исследований.

Объекты HPC в кампусах должны быть интегрированы с национальными ресурсами и обеспечивать путь для исследований в кампусе, чтобы легко подключаться к национальным и международным мероприятиям.

Образование и обучение студентов и преподавателей имеет решающее значение; необходимы огромные улучшения по сравнению с небольшими числами, которые в настоящее время достигаются с помощью учебных пособий центра HPC; вычисления и вычислительное мышление должны быть частью новых учебных программ по всем дисциплинам.

Финансирующие агентства должны уделять больше внимания расширению участия в вычислениях, не только сосредоточив внимание на высокопроизводительных системах, в которых может участвовать уменьшающееся количество исследователей, но и делая инструменты намного более простыми в использовании и интуитивно понятными и освобождая всех исследователей от ограничений их личных рабочих станций, и обеспечение доступа к простым инструментам для крупномасштабных исследований параметров, архивирования данных, визуализации и совместной работы.

Кроме того, есть два момента, которые мы узнали конкретно из опыта CCT:

• Общее видение университета по теме X должно быть согласованным с широким спектром администрации университета и преподавателей; это не может быть только видение одного человека, хотя оно может начинаться с одного человека.
• Финансирование должно быть стабильным в течение ряда лет; деятельность должна быть устойчивой, чтобы быть успешной, и это должно быть ясно сообществу с самого начала.

Рекомендации

1. World Technology Evaluation Centre, Inc., (2009) «Международная оценка исследований и разработок в области моделирования и науки», http://www.wtec.org/sbes/ 2. Президентский консультативный комитет по информационным технологиям (2005 г.) «Доклад президенту США по вычислительной технике: обеспечение конкурентоспособности Америки», http://www.nitrd.gov/pitac/reports/20050609_computational/computational.pdf 3. Комитет по содействию междисциплинарным исследованиям, Национальная академия наук, Национальная академия наук, Медицинский институт (2004) «Содействие междисциплинарным исследованиям», http://www.nap.edu/catalog/11153.html 4. Зайдель, Э., Аллен, Дж. & Таунс, Дж. (2003) «Ближайшие планы СЛУЖЕСТВЕННОГО КАПИТАЛА (LSUC)» http://figshare.com/articles/Original_LSU_CAPITAL_plan/92822 5. Стратегический план ОДП (2006–2010 гг.) http://www.cct.lsu.edu/uploads/CCTStrategicPlan20062010.pdf 6. План факультета CCT (2006) http://www.cct.lsu.edu/~gallen/Reports/FacultyPlan_2006.pdf

VN: F [1.9.22_1171]

Рейтинг: 0.0 / 10 (0 голосов)

Похожие

Комментарии