Zaawansowane aplikacje sieciowe

Transkrypt

1 Zaawansowane aplikacje sieciowe W ramach programu zrealizowane zostaną następujące kierunki, w których realizowane będą projekty tworzenia aplikacji: nauki obliczeniowe, wspomaganie nauczania dostępem do Internetu, w tym zdalne nauczanie oraz uwzględnienie systemu przetwarzania danych egzaminacyjnych, informacja przestrzenna, zarządzanie zasobami środowiska, telemedycyna, praca grupowa. Ogłoszony zostanie konkurs na doprecyzowanie powyższej listy. Rozwijane aplikacje będą w szczególności obejmować: komunikację strumieniową (audio, wideo), biblioteki wirtualne i sieciowe bazy wiedzy. W miarę możliwości aplikacje dostępne będą w postaci portali, tj. zintegrowanego wejścia do różnorodnych usług o wspólnym kontekście Aplikacje komunikacyjne Aplikacje komunikacyjne będą udostępniały usługi komunikacyjne interpersonalne nowej generacji, bazujące na wykorzystaniu transmisji głosu i video dla środowiska naukowego. Aplikacja komunikacyjna powinna spełniać następujące założenia: transmisja głosu realizowana będzie na bazie sieci IP (ang. Voice over IP) i ATM (ang. Voice over ATM), transmisja wideo realizowana będzie na bazie sieci IP (ang. Video over IP), usługa będzie dostępna w skali sieci ogólnopolskiej, sieciach miejskich i sieciach lokalnych, usługa będzie dostępna dla użytkowników mobilnych (technika WAP, a następnie GSM trzeciej generacji UMTS), możliwe będzie tworzenie zamkniętych grup użytkowników,

2 usługa będzie relatywnie tania, usługa będzie charakteryzowała się wysokim stopniem niezawodności i dostępności. W ramach aplikacji powinien zostać opracowany i zaimplementowany zespół rozwiązań komunikacyjnych, dostępny również dla użytkowników mobilnych, realizujący między innymi następującą funkcjonalność: wyszukiwanie, dodawanie i usuwanie osób z książki teległosowej i telewizyjnej, tworzenie zamkniętych grup roboczych dla łączności głosowej i wizyjnej, realizacja połączeń teległosowych i telewizyjnych w trybie on-line i off-line, realizacja poczty głosowej i poczty wideo, realizacja systemu bilingowego dla połączeń głosowych i wizyjnych, wyszukiwanie i tworzenie archiwów dźwiękowych i wideo, dostęp do rzeczywistości wirtualnej. Poprzez portal ten będzie realizowany dostęp do zintegrowanego systemu komunikacyjnego nauki. System będzie integrował różne techniki sieci podkładowych do przesyłania głosu i wideo. W ramach zaawansowanych usług sieciowych będzie realizowana i zarządzana transmisja głosu oraz wideo z wykorzystaniem sieci opartych na protokole IP. W ramach transmisji głosu usługa będzie zintegrowana z publiczną siecią telefoniczną (ewentualnie z sieciami komórkowymi) i udostępnione będą następujące funkcje: poczta audio, prowadzenie rozmów, odsłuchiwanie materiałów dźwiękowych (w czasie rzeczywistym i w trybie off-line).

3 Podstawowymi funkcjami realizowanymi w ramach transmisji wideo będą: przesyłanie statycznych obrazów i dokumentów multimedialnych, poczta wideo, przesyłanie materiałów szkoleniowych wideo, telekonferencje, prezentacje wideo (w czasie rzeczywistym i w trybie off-line), wirtualna rzeczywistość. W zakresie usług w zaawansowanej infrastrukturze sieciowej wymagane jest udostępnienie sieci podkładowej z rozgłaszaniem grupowym IP nowej generacji z gwarantowanym pasmem na żądanie i implementacją funkcji realizacji usług zróżnicowanych DiffServ. Wdrożenie aplikacji komunikacyjnych warunkowane jest zbudowaniem odpowiedniej specjalizowanej infrastruktury. Składać się ona będzie z utworzonych w miejskich sieciach komputerowych punktów dostępu do usługi w postaci zainstalowania: konwertera pomiędzy siecią telefoniczną a siecią pakietową (ang. gateway i gatekeeper) "Voice over IP", "Video over IP" wraz z modułem sterującym oraz serwera biblioteki cyfrowej Aplikacje nauk obliczeniowych Wybrane przykłady realizacji badań obliczeniowych: Biotechnologia biologia molekularna, wydobywanie i wykorzystywanie informacji genetycznej i molekularnej, projektowanie molekularne, projektowanie biomateriałów, bioinformatyka i genomika,

4 Medycyna nowe rozwiązania diagnostyczne, wspomaganie projektowania i optymalizacji terapii, badania natury procesów fizjologicznych i kontrolowanego oddziaływania na nie, rozproszone systemy wiedzy i archiwa cyfrowe, telemedycyna, Technologie materiałowe projektowanie materiałowe, nowe klasy materiałów (m.in. stopy, kompozyty, układy wielkocząsteczkowe o strukturze niełańcuchowej, układy amorficzne), technologie supramolekularne, nowe technologie procesorów (również związane z alternatywnymi koncepcjami przetwarzania informacji), Środowisko naturalne

5 nowe technologie ochrony zasobów (złoża, składowiska), systemy rozproszone monitoringu i ostrzegania o zagrożeniach środowiska naturalnego, nowe, przyjazne środowisku źródła energii, Nauki obliczeniowe, w tym chemia i fizyka obliczeniowa modelowanie struktury układów fizyko-chemicznych modelowanie dynamiki procesów fizycznych i chemicznych obliczenia kwantowe (quantum computing) obliczenia molekularne i neuronowe (molecular i neural computing) Techniki przetwarzania i przekazywania informacji badanie dynamiki procesów w wielkich sieciach, ich optymalizacja i sterowanie integracja algorytmów modelowania i wydobywania informacji, przy szerokim wykorzystaniu rozwiązań wizualnych

6 Dostęp do sieciowych usług obliczeniowych będzie obejmował takie usługi, jak: narzędzia (w formie API ang. Application Programming Interface) zapewniające bezpieczeństwo dostępu do aplikacji oraz całego systemu, narzędzia informacyjne (API do serwisu i usług informacyjnych) informacja o stanie poszczególnych systemów obliczeniowych potencjalnie przydzielonych do aplikacji, narzędzia i biblioteki komunikacyjne (w formie API do infrastruktury sieciowej), narzędzia do sprawdzania pracy systemów oraz powiadamiania o awariach, narzędzia (API) dostępu do zdalnych systemów plików oraz dysków i bibliotek taśmowych i magnetooptycznych. Powyższe narzędzia są dostępne w różnych systemach (np. Globus, Legion MOL, Unicore) powstałych w świecie i dostępnych w sieci. Niezależnie od zakładanego zastosowania w Polsce któregoś z tych systemów wymagane będzie opracowanie następujących narzędzi: narzędzia API do zarządzania zasobami: algorytmy rozdziału zasobów, języki i sposoby (narzędzia) specyfikacji zasobów, mapowanie zasobów do aplikacji wszystkie narzędzia powinny uwzględniać takie kryteria jak procesory, pamięć, dyski, połączenia sieciowe itp., narzędzia typu IDS (ang. Intrusion Detection System), narzędzia do rozliczeń użytkowników (ang. accounting/billing), narzędzia do wspomagania tworzenia oprogramowania rozproszonego przeznaczonego do wykonania w sieci obliczeniowej typu Grid, środowiska programowania w Grid, oraz narzędzi specjalizowanych: narzędzia do automatycznej analizy oraz przewidywania wydajności aplikacji, symulatory wykonania aplikacji,

7 specjalizowane kompilatory, debuggery rozproszonych aplikacji. Powyższe systemy usług sieciowych wymagają dostępu do bardzo szybkich sieci i zaawansowanej infrastruktury specjalizowanej obejmującej miedzy innymi systemy o dużej mocy obliczeniowej i archiwizatory. Wymagania odnośnie szybkiej sieci dają się określić z perspektywy dnia dzisiejszego na poziomie 2,5 Gb/s, a w perspektywie dwóch, trzech lat na poziomie 10 Gb/s. Praktyczną realizacją tych wymagań, dostępną już operacyjnie, są wielokanałowe sieci DWDM o przepustowościach n x 2,5 Gb/s. Odnośnie wymagań względem systemów o dużej mocy obliczeniowej niezbędne jest udostępnienie systemów krajowych rzeczywistej mocy obliczeniowej co najwyżej rząd wielkości niższej od aktualnego poziomu światowego, przy tych samych rozwiązaniach technologicznych (różniących się jedynie skalą). Absolutne minimum łącznej mocy obliczeniowej w centrum KDM, według stanu obecnego, należy przyjąć na poziomie 300 GFLOPSów, przy zrównoważonej architekturze Aplikacje wspomagania nauczania dostępem do Internetu Rolą aplikacji wspomagania nauczania dostępem do Internetu jest wykorzystanie obszernych zasobów informacyjnych i ilustracyjnych, jakie dostępne są w sieci Internet, w celu wspomagania kształcenia powszechnego. Wymagane jest stworzenie tematycznych portali dla nauczycieli przedmiotów wraz ze stowarzyszonymi portalami do wymiany materiałów dydaktycznych, indywidualnego trybu utrwalania wiedzy poprzez dostęp do tych samych informacji z domu, a także ciągły dostęp do aktualnych danych z różnych przekrojów tematycznych. Wdrożenie takiego systemu uwarunkowane jest odpowiednim oprogramowaniem narzędziowym. Zadaniem tego oprogramowania jest udostępnienie interfejsów dostępu do usług świadczonych na rzecz aplikacji na bazie informacji znajdującej się w Internecie. Wybrane specjalizowane oprogramowanie narzędziowe obejmuje: inteligentne oprogramowanie rozproszonych agentów wyszukujących i indeksujących dane, zintegrowane interfejsy dostępu do materiałów pomocniczych poprzez portale tematyczne, mechanizmy zarządzania wielojęzyczną informacją dostępną w Internecie dla prowadzących zajęcia (wyszukiwanie wielojęzykowe, tłumaczenie automatyczne itp.), mechanizmy replikacji danych i buforowania WWW (ang. caching). Oprócz dostępu do zaawansowanej infrastruktury sieciowej może być wymagany dostęp do rozproszonego systemu archiwizatora krajowego. Rozwój tych aplikacji zakłada powszechny dostęp szkół do Internetu. Aby umożliwić realizację tego postulatu, konieczne jest pilotowe wdrożenie technologii transmisji bezprzewodowej nowej generacji (w tym satelitarnej) oraz transmisji szerokopasmowej przez pary miedziane (technologie typu xdsl) i sieci telewizyjne (za pośrednictwem modemów kablowych CATV). W ten sposób zostaną stworzone warunki dla realizacji przyszłego programu umożliwiające dołączenie szkół w zależności od warunków technicznych kanałami 2 Mb/s, 10 Mb/s, 100 Mb/s. W ramach realizacji tej aplikacji można także oczekiwać współdziałania z innymi pokrewnymi inicjatywami, np. Interkl@sa, Internet w gminie Aplikacje zdalnego nauczania Aplikacje zdalnego nauczania (i uczenia się) mają na celu wykorzystanie nowoczesnych technik komputerowych,

8 komunikacyjnych i narzędzi do pracy grupowej w celu stworzenia rozproszonego systemu nauczania. Aplikacje te, w docelowej wersji, obejmują kilka zakresów procesu szkolenia: zdalne uczenie się, interakcyjne nauczanie - zdalne sesje, zdalne ćwiczenia. Pierwszy z poziomów ma na celu udostępnianie odbiorcom grupowym i indywidualnym wykładów oraz prezentacji multimedialnych przechowywanych w bazach danych. Aplikacje te mogą mieć charakter otwarty (kierowana do dowolnego odbiorcy). Zdalne sesje mogą być prowadzone pomiędzy wykładowcą a słuchaczami zlokalizowanymi w różnych punktach sieci. Wykorzystywane oprogramowanie powinno umożliwiać odbiorcom zadawanie pytań wykładowcy. Wykorzystać można w tym zakresie mechanizmy wideokonferencji. Trzeci poziom obejmuje dodatkowo mechanizm bezpośredniego uczestnictwa słuchacza w ćwiczeniach laboratoryjnych w laboratorium rozproszonym i/lub wirtualnym. Ponadto w tym zakresie mieści się również możliwość zindywidualizowanej oceny poziomu wiedzy słuchaczy. Dalsze kierunki rozwoju takich aplikacji mogą prowadzić do instalacji wirtualnych klas. Dla sukcesu programu zdalnego nauczania konieczne jest stworzenie pętli sprzężenia zwrotnego umożliwiającego interakcję uczniów (niezależnie od poziomu kursów) z nauczycielami. W celu realizacji należy założyć instalację pierwszych kilku punktów dla asynchronicznego udostępniania wykładów oraz sfinansowanie przygotowania odpowiedniej zawartości. Dla pozostałych trybów konieczne jest wybranie, w drodze konkursu, kilku centrów kompetencyjnych w zakresie zdalnego nauczania, w których zostanie zainstalowane wyposażenie do multimedialnej transmisji na żywo. Odpowiednio wyposażone sale wykładowe do odbioru powinny natomiast powstać w większej liczbie ośrodków. Wdrożenie aplikacji zdalnego nauczania wymaga zaawansowanych narzędzi, które obejmują m.in.: zintegrowane interfejsy dostępu do materiałów szkoleniowych (portale), narzędzia do wideokonferencji, narzędzia do pracy grupowej w środowiskach interaktywnych (wirtualne klasy), narzędzia do poszerzenia standardowych środków przekazu o elementy interakcyjne, np. interaktywna telewizja, elektroniczne wydawnictwa, systemy hybrydowe, specjalizowane komponenty do wspomagania nauczania niepełnosprawnych, narzędzia do opracowywania interaktywnych, multimedialnych modułów materiałów szkoleniowych dla bibliotek cyfrowych, interfejsy do baz wiedzy i systemów zarządzania danymi umożliwiające automatyczne powiązanie zawartości z tematyką szkolenia (biblioteki cyfrowe), metody kontroli dostępu, zarządzania uprawnieniami, rozliczeń, mechanizmy oceny wiedzy i egzaminowania, narzędzia do koordynacji i organizacji procesu szkolenia.

9 Rozwój tych aplikacji zakłada dostęp do zaawansowanych technik sieciowych oraz odpowiedniej infrastruktury specjalizowanej. W zakresie sieci komputerowych konieczne jest wdrożenie technologii transmisji cyfrowych w sieciach IP (być może także ATM), transmisji rozgłoszeniowej, a także mechanizmów Quality of Service. Powszechne wdrożenie aplikacji we wspomnianych powyżej zakresach zapewni program krajowy, w ramach którego powołane zostaną centra kompetencyjne, zapewniające organizację zawartości merytorycznej oraz specjalizowanej infrastruktury. Docelowo przewiduje się wykorzystanie dla celów tego programu osobnego kanału w sieciach miejskich i krajowej o przepustowości 2,5 Gb/s, który może być udostępniany w postaci wirtualnych sieci dla konkretnych kursów. Planowane jest również wdrożenie systemu przetwarzania danych egzaminacyjnych, które umożliwi przeprowadzanie sprawdzianów i egzaminów w ramach reformy edukacji. Wdrożenie to wymaga sprawnego funkcjonowania szerokiej sieci dostępowej Aplikacje zarządzania zasobami środowiska Aplikacje zarządzania zasobami środowiska obejmują dwa obszary zarządzania: zarządzanie zasobami w sytuacjach konfliktowych, zarządzanie zasobami w sytuacjach kryzysowych. Ze względu na złożoność modeli, ilość danych wejściowych, wymóg realizacji symulacji w czasie rzeczywistym, odpowiednio wysoki poziom prezentacji danych graficznych oraz konieczność przekazywania informacji o stanie rzeczywistym i prognozowanej sytuacji aplikacja ta wymaga dostępu do systemów zaawansowanych sieciowych usług obliczeniowych i przechowywania danych. Oprócz wykorzystania zaawansowanej infrastruktury sieciowej aplikacja ta wymaga również współistnienia odpowiedniej infrastruktury obliczeniowej, takiej jak: systemy obliczeniowe KDM, klastry obliczeniowe, systemy archiwizacji, systemy baz danych, systemy graficznej wizualizacji. Infrastruktura sieciowa powinna umożliwić również przesyłanie zdjęć satelitarnych. Niezbędnym warunkiem właściwego wykorzystania aplikacji jest realizacja symulacji w czasie zbliżonym do rzeczywistego Aplikacje telemedyczne Celem aplikacji telemedycznych jest utworzenie środowiska informatycznego wspomagającego rozwój usług telemedycznych dla jednostek naukowych i usługowych. Aplikacja zapewni dostęp do najnowszych osiągnięć medycznych, zdalny nadzór nad pacjentem oraz obejmie utworzenie wirtualnego konsultanta medycznego, z przekazem zarówno wysokiej jakości głosu jak i obrazu w wydzielonym do tego celu paśmie transmisyjnym 2,5Gb/s. Aplikacja powinna objąć: uczelnie medyczne, kliniki uczelni medycznych, centra medyczne i diagnostyczne, szpitale, inne ośrodki i organizacje medyczne

10 i realizować usługi: konsultacyjne w trybie wideokonferencji, przekaz zabiegów operacyjnych na żywo, przekaz obrazów statycznych - konsylia, szkolenia z zakresu nowych technik operacyjnych, realizacja projektów telemedycznych, poradniki medyczne, zdalny monitoring pacjenta, multimedialny rekord pacjenta, oraz zapewnić dostęp do baz: leków, organów transplantacyjnych, anatomicznych, atlasów patomorfologicznych, archiwizacyjnych zabiegów operacyjnych, danych obrazowych.

11 Realizacja aplikacji telemedycznej wymaga następujących usług sieciowych: zintegrowanego interfejsu dostępu do telemedycznych baz danych (portal), narzędzi do wideokonferencji, dostępu do biblioteki cyfrowej, transmisji obrazu o wysokiej rozdzielczości, narzędzi do pracy grupowej. Niezbędnym warunkiem realizacji aplikacji telemedycznej są następujące przykładowe elementy specjalizowanej infrastruktury: serwery bibliotek cyfrowych, serwery wideo i telekonferencji, bramy do sieci ISDN, archiwizatory, sale multimedialne Aplikacje pracy grupowej Zadaniem aplikacji pracy grupowej jest dostarczenie możliwości współdzielenia zaawansowanego środowiska pracy przez rozproszoną grupę osób również użytkowników mobilnych. Docelową postać aplikacji stanowi system oparty o interfejs dostępu (np. portal), poprzez który użytkownik posiada dostęp do składników aplikacji oraz może komunikować się z pozostałymi członkami grupy. Wdrożenie aplikacji pracy grupowej wymaga oprogramowania narzędziowego, które obejmuje m.in.: oprogramowanie do wideokonferencji z opcjami dla synchronicznej pracy grupowej,

12 Powered by TCPDF ( Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego mechanizmy zarządzania i współdzielenia dokumentów, metody kontroli dostępu, zarządzania uprawnieniami, rozliczeń, metody rejestrowania przebiegu sesji pracy grupowej, interfejsy dostępu do różnego rodzaju usług komunikacyjnych. W celu wdrożenia aplikacji pracy grupowej konieczne jest udostępnienie odpowiedniej infrastruktury komunikacyjnej, głównie sieci dostępowych. Sieci bezprzewodowe mają w tym zakresie olbrzymie znaczenie ze względu na możliwość pracy użytkowników mobilnych.