| 出版日期：2004-3-22 总期号：560 本年期号：10 |
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国家教育网格
网格技术在教育行业的应用 金江军 “网格”（Grid）一词来源于人们熟悉的电力网（Power Grid）。网格是利用高速国际互联网把地理上广泛分布的各种资源（包括计算资源、存储资源、带宽资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等）连成一个逻辑整体，就像一台超级计算机一样为用户提供一体化信息和应用服务（计算、存储、访问等），虚拟组织最终实现在这个虚拟环境上进行资源共享和协同工作，彻底消除资源孤岛，让人们使用网格上的资源像用电一样简单。 随着信息技术的飞速发展以及社会对信息技术应用需求的进一步提高，网格是网络技术发展与网络应用需求增加的必然产物，是一种信息社会的网络基础设施。被称为第三代因特网技术的网格技术已经成为一些国家研究与开发的竞争焦点。网格技术在军事仿真、飞行器设计、高能物理、生物信息学、远程医疗、商业计算、地球观察、远程沉浸、信息集成、在线娱乐等很多领域都有广阔的应用前景。 教育网格计划 美国典型的大学网格项目主要包括威斯康星大学麦迪逊分校的Condor、弗杰尼亚大学的Legion、田纳西大学的可伸缩的校园内部研究的SinRG（Scalable Intracampus Research Grid）和宾夕法尼亚大学网格。Condor项目的目标是开发支持高吞吐量计算的分布式计算资源的收集机制和工作负荷管理系统；Legion项目可以把不同体系结构、不同操作系统和不同物理位置的计算机资源连接成为一个系统；SinRG则用于田纳西大学Knoxville校区内部的医学图像处理、交互式分子设计、高级机械设计等跨学科研究领域的校园高性能计算基础设施。2002年8月，设在爱丁堡大学的“英国国家e-科学中心”成立，该中心将协调英国全国以及国际网格技术工作，使上网的计算机能合力进行复杂的科学运算。 现在很多科研和教学都需要用到各个大学的资源，如果没有网格的话，势必很难实现。网格计划使这些资源可以随意地集成和共享。基于对网格计算重要性的认识，2003年4月，国家教育部启动了构建下一代国家教育领域分布式计算平台计划——中国教育网格计划(ChinaGrid)，为各所大学的科研和教学服务。中国教育科研网格是迄今为止由政府推出的最宏大的网格工程，该项目由12所大学联合推出。国家教育部希望利用网格技术将网上的教育资源有效地聚合起来，实现网上教育资源的广泛共享，为中国高等院校（特别是部分研究型大学）的科学研究提供先进的计算手段。 教育网格俗称“百校网格”，就是在全国范围内选择100所重点高等院校（进入211工程的大学）建立网格节点，用中国教育和科研计算机网（CERNET）连接起来，把社会范围内教育资源有机整合，进行共享和协同，为学校和个人提供更加贴切的教育服务，并进一步推进面向网格计算及应用的研究与开发。据初步分析，教育网格的建设将分三期工程，教育网格建设的具体时间表如下：2003年完成15个节点（即15所高校），2004年完成35个节点，2005年完成50个节点，2010年完成100个节点。目前，第一期工程的规划已经做完，首批入选的12所院校已开始构建各自的高性能计算平台。教育部计划投资1.3亿元，首期2500万元，计算平台采用英特尔奔腾2处理器，建成后可以实现每秒15～20万亿次计算能力，成为全球性能最高的网格计算平台之一。 目前，中国教育科研网格最先进行“生物信息网格”和“大学课程在线”两个项目。生物信息网格是一个由中国教育部生物信息重点实验室和清华大学牵头主持的网格应用项目，参与单位包括国防科技大学、华中科技大学、华南理工大学等重点高校相关研究人员，旨在建立一个对用户透明并被广泛应用的生物信息学研究环境，在集成计算资源与存储资源的基础上重点完成生物信息学一些通用和专用软件的集成，为用户提供一个软件共享门户，并为生物信息学领域复杂的计算（如蛋白质结构分析等）提供一个公共平台。“大学课程在线”是北京大学的一个应用网格，通过使用分布在不同地点的服务器分发信息的方式，为学生提供更快捷的名师课程。来自不同学校的学生可通过系统中不同的服务器所提供的视频信息在线浏览和选修各种课程。目前北京大学等校已把自己学校最好的课件放到网上，学生可以很方便地浏览和下载。 中国教育科研网格将大大简化学生与研究人员共享全国教育与计算资源的方式，应用领域包括从生命科学、图像处理到远程教育等众多领域，从而发挥国内高校优秀教育科研资源的共享，大大节省投资。 有关大学在积极行动 教育网格计划的发布和实施极大地推动了大学的网格研发进程，一些大学制定了工作计划，搭建各自的“校园网格”。 西安交通大学国家高性能计算中心（西安）与IBM开展合作建设教育科研网格——西安交通大学网格节点。第一期网格节点建设完成后，网格节点计算能力达到每秒1000亿次浮点运算以上，2TB磁盘阵列，通过西北教育网提供高速接入通道。2004年底网格节点建设完成后，网格节点聚合计算能力达到每秒5000亿次浮点运算以上，5TB磁盘阵列。根据科研教育网格计划和应用的需要将来还会增加运算能力和存储容量。 2003年11月，华中科技大学网格项目正式落成并投入科研应用，这是教育部网格计算项目中首家落成投入使用的节点。此次投入使用的网格节点包括50台使用双路安腾2处理器的集群系统，峰值计算能力达到5000亿次，将为该校的科学计算可视化及生命科学项目提供强大的计算能力。 华南理工大学制定了“校园网格”计划，旨在建立一个高水平的校园网格计算平台，并充分发挥华南理工大学的优势研究领域开发一些富有特色的典型应用，为教学和科研服务。华南理工大学校园计算网格（SCUTGrid）一期工程将建设一个聚合能力超过0.1万亿次量级的校园计算网格，成为中国教育和科研计算机网（CERNET）上的主要网格节点之一。华南理工大学“校园网格”将建立网格控制中心，把分布在各院系的计算资源和信息资源集成起来，实现资源的有效共享，提供统一的、高效的信息服务，成为华南理工大学建设高水平大学的重要基础设施。此外，通过加强网格计算学科建设，争取在网格计算的基础研究和应用研究方面走在全国前列，并为华南地区高等院校和企业培养一批高素质的网格研究及网格应用人才。 此外，北京大学网格计算实验室、清华大学网格计算研究组、浙江大学网格计算中心、中国科技大学网络中心、上海交通大学网格计算中心、华中科技大学网格与集群实验室、中山大学网络与教育技术中心等都在与其他研究机构以及大型IT公司合作规划建设各自的“校园网格”。 网格创造新商机 中国教育网格建设为某些IT厂商带来了新的商业机会。由于每个教育网格节点所在高校都会有购买高性能计算机的需求，如果每个节点的设备采购费为100万元，至少就有1亿元的市场。此外，我国还要建设10所世界一流的大学，每所大学未来的财政拨款都在10亿元左右，它们在建立网格计算节点的设备上投资可能远远超过100万元。这对于国内的高性能计算市场以及高性能计算机厂商而言，都是利好的信息。 联想公司与中山大学召开高性能网格计算研讨会，针对高性能网格计算技术与解决方案、高性能网格计算应用与服务、高性能网格计算管理与维护等进行研讨，与中山大学展开合作，涉足国家教育网格系统建设。 为了推动教育网格的进展，2003年9月24日，英特尔（中国）有限公司与教育部签署合作谅解备忘录，教育网格将由英特尔公司的安腾处理器家族提供动力，双方决定携手构建下一代国家高等教育网格计算平台，并进一步推进面向网格计算及应用的研究与开发。2003年10月13日，IBM公司与国家教育部在北京宣布，双方将采用网格技术以促进全国高校在教育、科研及更广泛项目上的资源全面共享，并在北京大学进行了网格项目演示。此外，2003年11月，中国惠普有限公司与浙江大学联合成立了“浙江大学惠普实验室”。 |
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