Transcript 小関隆久 - 核融合科学研究所

核融合分野の遠隔研究環境技術と
研究グリッド
小関隆久
日本原子力研究所
那珂研究所
協力：VizGridプロジェクト、ITBLプロジェクト
平成16年度NIFS共同研究
「次世代実験のための核融合データ処理システム技術検討作業会」
平成16年度5月26ー27日、核融合科学研究所、601会議室
概要

はじめに
核融合分野での階層的遠隔研究

開発の概要
I. 遠隔実験システム、遠隔計測システム
II. 遠隔研究環境技術
III.核融合研究グリッド

まとめ
T.Ozeki, JAERI
2
はじめに：核融合における階層的遠隔研究
●実験全体の統括・管理
スケジューリングシステム
実験・統括
エキスパートグループ
遠隔計測
遠隔実験研究環境
●装置制御室のブロードキャスト
●多人数複数拠点のネットワークTV会議
システム
●プラズマの立体可視化
遠隔解析・評価
プラズマ計測
エキスパートグループ
遠隔実験
プラズマ放電操作
エキスパートグループ
データ解析・評価
エキスパートグループ
ボリュームコミュニケーションと
ネットワークによる各分野別エキスパートとの連携・統合
●セキュリティーに守られた
Webベースによる計測機器操
作
●Webベースによる機種に依
存しないデータ参照
●高度なセキュリティーに守ら
れた遠隔実験操作システム
●実験進行の遠隔表示システ
ム（実験パラメータの記入・参
照）
T.Ozeki, JAERI
●Webベースによる容易な
データ参照とデータの加工
●大量データベースの共有と
ネットワークを介した高速計算
3
遠隔実験研究の流れ

効率的な遠隔研究のためには、実験の各の段階において密
接な情報の交換、共有が必要である。
Remote
Site 3
遠隔制御
Remote
Site 1
密な情報交換
実験提案

実験データ
解析
実験の実行
遠隔制御
Remote
Site 2
放電制御
プラズマ計測
JT-60
情報共有
遠隔研究を行う上で、情報の共有できる環境技術の整備が
不可欠である。
T.Ozeki, JAERI
4
開発の概要
I. 遠隔実験システム、遠隔計測システム
ITBL利用によるセキュリティーの確保
II. 遠隔研究環境技術：より良い情報交換、
情報共有のため



IP-TV会議システム
映像ストリーミング
実験プラズマのVR表示
III.核融合研究グリッド：時間・空間を越えた
新たな研究環境によるパラダイムシフト
T.Ozeki, JAERI
5
I. 遠隔実験システム
平成１５年度開発
遠隔実験実験サーバ
・放電条件 作成
・設備状態 監視
・データ表示
・その他
JT-60 計算機室
設備計算機
システム
設備計算機
システム
運転制御
計算機
設備計算機
システム
那珂研究 所LAN
放電制御 計算機システム
X プ ロ トコ ル
東海研究 所LAN
JT-60
中央制御室
C
P
U
I I
/ /
O O
C
P
U
平衡制御計算機
システム
I I
/ /
O O
実時間制御計算機
システム
インターネット
外部研究機関 (WS,PC等）
・放電条件 作成
・設備状態 監視
・データ表示
・その他
同等操作を実現
マ ン ・マ シ ン イ ン タ ー フェ イ ス
・放電条件 作成
・設備状態 監視
・データ表示
・その他
JT-60第一試験室作成
T.Ozeki, JAERI
6
遠隔実験システム（続き）
遠隔用条件作成WS
JT-60側サーバWS
作成完了通知
条件設定機能
条件編集機能
編集完了通知
JT-60側サーバ
WSとの通信機能
遠隔用条件作成
WSとの通信機能
通知
NFS
条件ファイル
実行条件ファイル
条件受信機能
遠隔地表示画面
放電条件ファイル
放電条件ファイル
放電条件ファイル
結果データ
取得機能
JT-60全系DB
結果データ
転送機能
NFS
結果データ
ファイル
結果データ
結果データ
ファイル
結果データ
ファイル
ファイル
全系DBサーバWS
T.Ozeki, JAERI
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遠隔計測システム
Composed of VME/WS
using X window-based
GUI via TCP/IP
計測制御と結果データの表示
VME / WS / Solaris
原研
那珂研
JT-60 計測装置
遠隔計測
L
B
DA
U
D
A
MC
O
D
C
C
EI
A
O
TA
M B
LC
D ID
B
UA
C
OM
D
E
GD
E
U
AC
O
U
M
L
HD
C
RC
M A
ML
A
OE
2
R
O
E2
O
M
セキュリティーを
保った計測制御と
データ収集
C
C
A
A
C
M
B
DA
U
PD
A
MC
O
D
L
E
C
BL
C
E
A
O
T A
M BL
C
UA
C
O
MD
E
GD
E
C
H
DC
RC
M AM
UA
M
2
C
AM
OE
R
A
BL
I
I
P
A
|
|
L
L
2
2
Firewall
-Soft X-ray Intensity
Profile Measurement
遠隔サイト
T.Ozeki, JAERI
-Bolometer
D ID
E
AO
BL
C
O
O
M
DE
UA
C
H
D
C
AM L
R
OE
8
OE
2
ITBLを用いた遠隔実験システム
遠隔用条件作成WSを実行計算機として接続
従来システム
外部研究機関
X端末
FW
Xのポート
を開放
Xを飛ばす
那珂研究所
遠隔用
条件作成WS
NFS
FW
条件編集
X Windowで
放電条件設定
ITBLの利用
外部研究機関
X端末
FW
GUI作成
X Window or
Web Browserで
放電条件設定
条件
ファイル
HTTPSの
ポート利用
暗号化通信
那珂研究所
T.Ozeki, JAERI
運転制御
実行条件
ファイル
JT-60側
外部と非接続 サーバWS
遠隔用
条件作成WS
NFS
FW
ITBL
サーバ
JT-60側
サーバWS
条件編集
条件
ファイル
運転制御
実行条件
ファイル
9
II. 遠隔研究環境技術の開発

状況把握


意志疎通


実験進行の議論：映像による情報交換、等
臨場感


実験目的、進行状況：スケジューラ、Web
プラズマ実験の実体感：プラズマVR表示
結果分析

データ参照、表示：Web，X-window表示
T.Ozeki, JAERI
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- 意志疎通 - 映像による情報交換システム
Technical issues
- Stability
Video
Conferencing
System
-Port Selection -> Gatekeeper the out
side of firewall in the future
ISDN/128kbps
Overseas
institution
GA,
IPP ...
/H.320/ISDN/MCU
IP/Verification
JAERI/
JT-60
Audio/
Video/
Data
Video
Conferencing
System
Domestic
institution
NIFS,
Univ. of Tokyo ...
IP/384kbps
/H.323/IP/MCU
Presentation
System
/”NetMeeting”/
T.120/IP
Video Streaming
System
The
Internet
/Super
Sinet
IP/several kps
IP/several kps
IP/768kbps
/”Real System”/IP
IP/768kbps
On-site
Firewall
TCP,UDP :#
1Gbps
T.Ozeki, JAERI
Remote-site
11
ＴＶ会議システム
(IP based)
Video Conferencing
System 1
Video Conferencing
System 2
POWERFAULT DATA ALARM
Gate Keeper
Video Conferencing System 3
PWR
WIC0
ACT/CH0
WIC0
ACT/CH0
ETH
ACT
OK
ACT/CH1
ACT/CH1
COL
MCU
(Multipoint Control Unit)
Intranet
T.Ozeki, JAERI
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TV会議 (国内,国際)
JAERI NAKA
–
NIFS
例) 21st Oct. 2002 JAERI NAKA - NIFS (Domestic)
- IPによるTV会議
- “NetMeeting”による情報共有
例) 5th Mar. 2003 JAERI NAKA - GA (Overseas)
General Atomics (Sun Diego)
T.Ozeki, JAERI
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- 状況把握 -
映像ストリーミングシステム
+ JT-60 Control room and Seminar room
+ Remote research participants can have the atmosphere of the ongoing experiment
T.Ozeki, JAERI
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現場、セミナー映像ストリーミング
JT-60 Control Room
Seminar Room (Meetings)
T.Ozeki, JAERI
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核融合実験プラズマＶＲ表示システム
- 臨場感 -
ネットワーク
T.Ozeki, JAERI
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JT-60プラズマの3次元表示例
QuickTimeý Dz
YUV420 ÉRÅ[ÉfÉbÉN êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
ǙDZÇÃÉsÉNÉ`ÉÉǾå©ÇÈǞǽDžÇÕïKóvÇ­Ç •
ÅB
T.Ozeki, JAERI
17
III. 核融合研究グリッドと命名
研究機関、時間・空間の障壁を越えた全日本的な研究体
制による、実験・解析、シミュレーションへ
T.Ozeki, JAERI
18
Multiple
participants can
share the same
window for data
analysis
Webサーバーベースでの解析コード
共同遠隔解析、研究グリッドへ
Login through URL
and start common
window
Shift access authority
Select
parameter
for plot
See graph
Participant A
-Bench mark testing
of computer codes
-Compare data at
different labs.
Firewall
Processing
on Server
(Shearing
Screen)
Firewall
Login through URL
and start common
window
Select
parameter
for plot
See graph
Shift access authority
Prototype
- Single Window
Participant B
- in LAN
T.Ozeki, JAERI
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プラグインライブラリー
データベースグリッド
データベース群
実験
ＤＢ
実験
ＤＢ
燃焼プラ
ズマDB
実験
ＤＢ
インターフェイス
解析コードグリッド
c2
a1
d3
s4
物理モデル群
インターフェース
プラグインライブラリー(基本ソルバ）
インターフェース
A
可視化グリッド
可視化コード群
T.Ozeki, JAERI
B
C
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解析コードのモジュール化
ープラグイン化ー

ITBLを用いて、異なる計算機間でのモジュール結合へ
T.Ozeki, JAERI
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ITBL基盤技術ツール
分散スーパーコンピューティング、高スループットコンピューティング
デスクトップスーパーコンピューティング、データ集約コンピューティング
FW越えRPC、異機種間MPI通信
資源管理
ウェブUI、ビジュアルワークフロー
ファイルマネージャー
F
W
F
W
構造
計算
構造計算&流体計算
連成
構造計算
流体
計算
T.Ozeki, JAERI
流体計算
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ITBLを用いたセキュリティー
従来システム
外部研究機関
ウェブ
ブラウザ
FW
入力画面
出力画面
那珂研究所
ウェブ
ブラウザ
出力画面
外部と非接続
ウェブ
サーバ
FW
ITBL
サーバ
入力画面
ウェブ
サーバ
FW
FW
ユーザ認証/入力データ設定
JOB起動・終了監視
画像サーバ
画像サーバへのデータ転送
グラフ作成(Gsharp)
画像データの受信
ITBLの利用 ウェブサーバを実行計算機として接続
外部研究機関
那珂研究所
FW
那珂サーバ
TOPICS実行
FW
JOB起動・終了監視
画像サーバへのデータ転送
画像データの受信
ユーザ認証/入力データ設定
T.Ozeki, JAERI
那珂サーバ
画像サーバ
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核融合研究グリッド利用概念図
ITER
データ
ベース
Ａ大学研究協力者により、国内に分散した物理
モデルの結合による、JT-60のデータの共同解析例
ITER
核融合研究グリッド
Super Sinet,
IT技術（ITBL基盤技術）を利用
平衡
NBI加熱
モデル
物理
モデル
高周波加
熱モデル
インターフェイス
基本ソルバーA
（トカマク輸送コード）
インターフェイス
可視化
モジュ-ル
物理
モデル
JT-60
データ
ベース
基本ソルバーB
共同研究者
原研・那珂研
インターフェイス
インターフェイス
Ａ大学
T.Ozeki, JAERI
乱流
モデル
平衡
モデル
物理
モデル
基本ソルバーC
実験
データ
ベース
共同研究者
Ｂ研究所
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まとめ
時間・空間、研究機関の枠を越えた新たな研究環
境によるパラダイムシフト
I. 遠隔実験、遠隔計測システム開発
II. 遠隔研究環境技術開発
状況把握、意志疎通、臨場感
 IP-TV会議システム
 映像ストリーミング
 実験プラズマのVR表示
III.核融合研究グリッド計画
ITBL基盤技術利用によるセキュリティーの確保
T.Ozeki, JAERI
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