Az elosztottság és beágyazottság ma az informatikai rendszerek olyan megkerülhetetlen sajátosságai, amelyek speciális tervezési szempontok figyelembevételét igénylik. Az elosztottság egyrészt a rendszerek földrajzi kiterjedéséből, másrészt a rendszerek tervezése során alkalmazott észszerű dekompozícióból következik. Az Internet jelenléte és dinamikus fejlődése egyértelművé tette, hogy nagykiterjedésű, elosztott rendszereket az Internet technológiai bázisán célszerű fejleszteni, sőt a szervezetek zárt, virtuális hálózatának kialakításakor sem célszerű eltérni ettől a technológiától. A hálózati technológiák fejlődése révén - 15 havonként megduplázódik a sávszélesség - az elosztott és párhuzamos rendszerek a teljesítménynövelés és a virtuális szuperszámítógépek egyik fontos megvalósítási eszközévé váltak. Az elosztottság tudatos tervezése mellett a gyakorlatban sokszor ellentétes, integrációs folyamat eredményeként alakulnak ki elosztott rendszerek. Ebben az esetben a korábban önálló, esetleg heterogén részrendszereket kell összekapcsolni és egységes rendszerré alakítani.

 Az elosztott rendszerekhez kapcsolódó jellegzetes kutatási feladatok:

 •  párhuzamos algoritmusok kidolgozása komplexfeladatok gyorsabb megoldása érdekében

 •  az elosztott infrastruktúra egyszerű használatának biztosítása az alkalmazások és a felhasználók számára

 •  terheléselosztás, teljesítmény-optimalizálás

 •  integrációs technikák, együttműködési szabványok kialakítása

A beágyazottság azt jelenti, hogy az informatikai eszközök beépülnek szűkebb-tágabb környezetünkbe, akár mindennapi használati tárgyainkba is. A felhasználói fogalomrendszerbe való “besimulás”, az informatikai szakértelem nélküli használhatóság igénye olyan rendszerekre vezet, amelyek a felhasználó elől elfedik a számítástechnikai eszközöket és módszereket. Az újszerű alkalmazási területeken gyakran újszerű tervezői prioritások alakulnak ki, például az energiaigény minimalizálása, a zavarvédettség, stb. A kutatási program korábbi arányai az ipari partnerek innovációs igényeinek alakulása miatt az eredeti elképzelésekhez képest az elosztott rendszerek irányába tolódtak el. Több olyan új fejlesztési igény jelentkezett valós, ipari feladatok kapcsán, amelyek az elosztott és párhuzamos rendszerek területén igényeltek kutatást (pl. a képfeldolgozás, vizualizáció területén), míg a hardverközeli fejlesztések időben későbbre tolódtak, vagy a partner módosította fejlesztési terveit, és lekerültek a napirendről (pl. a Secbox fejlesztése esetén).

2006. év eredményeinek összegzése

Hatékony párhuzamos algoritmusokat dolgoztunk ki vizualizációs feladatokra (az “Ember-gép kapcsolat” programmal közösen), valamint nagy adathalmazok elemzésére és adatbányászatára. Az algoritmusokat a “Valósidejű képfeldolgozás”, és a “Naplózás és naplóelemzés” projektek igényelték és használták fel.

Az elosztott infrastruktúra-tervezés területén a Grid rendszerek kialakítására összpontosítottunk. Ennek során az elosztott fájlrendszer hatékonyságát befolyásoló tényezők felderítése, skálázható fájlrendszer kialakítása, a fájlszinkronizáció web-szolgáltatásokra alapozott megoldása (SOA alapokon), a felhasználói portálfelület ergonomikus, egységes rendszer képét (Single System Image) nyújtó kialakítása vetett fel alkalmazott kutatási feladatokat és hozott általánosítható eredményeket. Az eredményeket felhasználva felállítottunk egy mintarendszert, amelyik a Grid számítási teljesítményét továbbá az SFS (Scalable File Share) technológiájú 3 Terrabájt kapacitású fájlrendszert portál-felületen teszi elérhetővé a felhasználók számára. A mintarendszert kísérletileg bekapcsoltuk az EGEE (Enabling Grids for E-scineceE) produktív Grid rendszerébe, amely 7x24 órában működve egy világméretű hatalmas kapacitású erőforrásrendszert alkot.

A Grid lehetőségeit kihasználó párhuzamos algoritmusokat fejlesztettünk ki, ill. fejlesztetünk tovább az ún. peremértékfeladatok megoldására. Az algoritmusoknak ez a családja jól használható közönséges differenciálegyenletekkel leírható, nagy számításigényű mérnöki problémák megoldására, például a vasbeton-szerkezetek tervezésében a terhelés hatására bekövetkező alakváltozások számítására. Kidolgoztuk a Gradiens követő Hibrid Algoritmust (GHA), amelytől a számítások lényeges gyorsulását vártuk. Ez alapvető feltétele, hogy módszerünk magasabb dimenziószámú, komplex feladatok esetében is hatékonyan alkalmazható legyen. A kidolgozott algoritmus prototípus implementációja rámutatott a gyakorlati megvalósítás korlátaira, melyet figyelembe kell vennünk a végleges implementáció során. Az integráció témakörben a szemantikai integráció területén folyt előkészítő munka. A konkrét problémák egyike a településüzemeltetésben használt heterogén térinformatikai adatbázisok összekapcsolása, a másik pedig a közlekedéslogisztikai projektben felmerült probléma: nagy közlekedési vállalatok informatikai rendszereinek összekapcsolása.

2007. év céljai, tevékenységei és eredményei

Folytatódik a párhuzamos algoritmusok közös kutatása az „Ember-gép kapcsolat” programmal közösen. A Grid infrastruktúra fejlesztése területén a földrajzilag is kiterjedt, nagyméretű fájlrendszerek szinkronizációs problémáinak megoldására összpontosítunk.

A szilárdságtani algoritmusok területén az előző évben kidolgozott, ún. Gradiens követő Hibrid Algoritmust (GHA) implementáljuk, és az új szoftverrel minőségileg új feladatot, keretszerkezetek térbeli viselkedésének vizsgálatát oldjuk meg.

Emellett a számítási eredményeket össze kívánjuk vetni valós mérési eredményekkel. Az algoritmus megbízhatóságát és teljesítményét hídgerendák deformációjának vizsgálatával teszteljük. A rendszerintegráció problémakörében a „Térinformatikai adatbázisok” és a „Közlekedéslogisztika” projektekben felmerülő konkrét kutatási feladatok mellett az hazai e-közigazgatási rendszer kialakításában alkalmazható megoldási lehetőségeket vizsgáljuk.

Kidolgoztuk az elosztott fájlszinkronizációs probléma pontos megfogalmazását és a megoldás elvét. Azonosítottuk a szükséges komponens-típusokat, elemeztük a sorrendezésre alapozott szinkronizáció valós időhöz képest elérhető pontosságát, megmutattuk az eseménytöbbszörözés és

eseményperzisztencia szükségességét. A szinkronizációs megoldást rendszertervben foglaltuk össze. Ezeket az eredményeket az „Elosztott, kiterjesztett fájlrendszerek” projekt használta fel.

Folytattuk a „Grid rendszerek ipari alkalmazása” projektben felmerült kutatási feladatok megoldását. A GHA algoritmus első implementációja speciális esetekben hamis megoldást adott, ezért áttervezésre szorult. Az új változattal a hamis megoldások eltűntek. Az algoritmus kalibrálása, hangolása további feladat. Amennyiben ez megtörténik, akkor egy igen hatékony, számos mérnöki probléma megoldására alkalmas rendszer jön létre.

 Elvégeztük az első évben kifejlesztett, deformációt számító szoftverrel kapott eredmények összevetését valós mérési eredményekkel. Az összehasonlíthatóság és a vizsgálatok megismételhetősége érdekében, valamint az ipari partner (BVM Épelem Kft., nem konzorciumi tag) érdeklődésére való tekintettel, a valós teszteket hídgerendák tervezésével kapcsolatosan végeztük el. Hat gerenda legyártására és vizsgálatára nyílt lehetőség. A mérési és a számított eredmények eltérése 10%-on belül maradt, ami a gyakorlat számára elfogadható eredmény. A vizsgált minták kis száma miatt ez az eredmény még nem tekinthető bizonyító erejűnek, de a gyakorlati alkalmazhatóságot alátámasztja.

 Az integráció témakörében az e-közigazgatási rendszerhez kidolgozott szakmai koordinációs módszertanhoz az interoperabilitási szempont elemzésével járult hozzá a kutatási program. Emellett a „Közlekedéslogisztika” projekt interoperabilitási követelményeinek meghatározásához és a több közlekedési szolgáltatóra érvényes adatmodell kidolgozásához alakítottunk ki implementálható módszert.