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英语科技学术论文 姓名：秦攀科 学号：S060983英国电子科学核心方案和网格Tony Hey* 和Anne E. Trefethen*摘要*主管英国电子科学核心方案EPSRC, Polaris House, North Star Avenue Swindon SN2 1ET, UK, Tony.Heyepsrc.ac.uk*副主管英国电子科学核心方案EPSRC, Polaris House, North Star Avenue Swindon SN2 1ET, UK, Anne.Trefethenepsrc.ac.uk发表于“下一代电脑系统”18卷1017页(2002)这篇文章首先通过定义电子科学的含义，进而描述了价值一亿两千万的英国电子科学的创始。这批资金的大部分，大约七千五百万提供给科学与工程学的许多领域的大规模的电子科学带头工程。需要基础设施去支持这些工程去追求长期共享分布式，异构计算和数据资源以及支持科学家之间的有效的合作。这样的基础设施就是通常所指的网格技术。除了为高性能计算所提供的一千万，其余的资金大约有三千五百万提供给电子科学的“核心项目”。核心项目的主要目的是和工业合作推进人体健壮和基因网格中间设备的发展。核心项目的主要元素包括英国的电子科学网格的试验台的细节将会给出大致轮廓包括。将会明确的描述早已提出的电子工程的带头项目。这些工程跨越了广泛的学科，从粒子物理和天文学到工程学和健康保健，并且说明了英国的这个电子科学项目的范围。作为对这些主要的电子科学项目的补充，核心项目为许多学科的一系列的短期电子工程论证者和网络交通工程学的工程以及一些国际合作行为提供资金。我们从一些评论得出了需要为网格提供数据体系结构的结论，这将会使得各个联盟接触到相关的数据库将像是在一个平台上。1.简介电子科学这个术语是乔.泰勒博士引进的，乔.泰勒博士是英国政府部门科学与技术基础研究委员会的主管。乔.泰勒博士从他以前作为海里特-盘魁特的欧洲研究实验室的带头人，以及英国政府部门科学与技术基础研究委员会的主管的经验可以看出许多的领域的科学越来越需要以新的方式相互合作，协同工作。电子科学这个术语就是试图去捕获这些新的工作的模式1：电子科学是关于在科学的核心的全球合作，并且在未来的的一代将会实现这个基础。使得科学革命能够实现的的基础指的的就是网格。粒子物理和天体学是两个关于电子科学工程的例子。世界范围的粒子物理团体计划进行一项新的刺激的实验系列，在日内瓦的欧洲粒子物理研究所进行关于大型的强子碰撞实验。目的是发现西格斯介子的标志，产生大量的向量波色子，弱标准模式的费密子和电磁感应的原因。这些有经验的物理学家，也希望能够证明其他的新型的事物，例如宇宙学的均衡粒子能够在暗物质上发光的问题。这些大型的强子碰撞实验将会是在物理界以前从未有过的事情，这些实验包含了来自欧洲，美国和日本的超过一百所研究机构和超过一千个物理学家的合作，每一个实验每年都将会产生大量的实验数据。这些大规模的数据学要被预加工，并且分配到各个研究机构，用于研究西格斯介子和其他的假设的存在性。这些物理学家需要网格基础，使得他们能够传输和分发这些数据集。在欧洲有大量的资金项目，在这些项目中粒子物理学家正在努力的构建网格用于满足这些需要。我们的第二个粒子更加的接近数据集中。在英国，天文学家计划在他们的电子科学航天器网格工程中创建一个虚拟天文台。在美国有NSF NVO和EU AVO这样相似的工程。这些工程的主要目的都是为联盟之间提供统一的接口，分配那些存储的波长范围从无线电波到X射线的天文数据。目前，天文数据使用的是不同的波长，通过不同的望远镜采集并且存储的格式都有很大的差异。他们的目的为天文学数据创建类似数据储存室的东西使得其能够完成新型的研究。并且，天文学家正考虑建立一个网格基础设施来支持这个虚拟的天文台。在文章的后面我们将会描述其他类型的在工业上很感兴趣的电子科学和电子工程学的问题。伊恩.福斯特，卡尔.凯斯门和斯蒂芬.图科为网格中间设备提供一层的设想，这就提供了一系列的核心服务使新型的的科学和工程学能起作用。在他们的全球工程中，他们开发了部分原型资源公开的网格工具包。他们选择网格去描述这个中间的基础设施是与未来的计算资源，是与计算周期和存储以及昂贵的科学设施和软件，能像今天的电力资源一样方便的得到产生共鸣的。这些电子有效性的观点也同最近的网络团体的所趋向的Web服务的模型相似，这个模型是由经纪人提议并供申请者消费的。在接下来的一部分我们大概描述了英国电子科学项目的基本结构并且讨论了一个起效用的网格产品的最接近的例子NASA的存在性证明。我们也通过列出世界范围内的一些其他的网格工程而将我们的行为记录在案。在第三部分，我们描述了在细节上描述了英国的电子工程核心项目，在第四部分描述了最近建立的工程学和物理学的英国电子科学带头工程。我们从一些评注上得出了关于网格中间设备体系结构和工业上网格技术可能的提升空间的一些结论。2. 英国电子科学计划2.1 提供资金并且构建英国电子科技计划根据英国政府在2000年的回忆录，OST分配了九千八百的资金建立了一个为期三年的电子科技R&D计划。电子科学的开端范围跨越了所有的研究小组：BBSRC,CCLRC,EPRC,ESRC,MRC,NERC和PPARC。对每一个研究小组进行了特殊的分配，PPARC分到了其中的两千六百万这样他们就可以开始着手进行必要的基础研究用来支持将要在2005年进行的工程LHC实验。在达尔福尔的中心实验室和CLRC分到了五千万指定用以实现他们的实验设施的网格化。一共一千万的资金被指定用于开发新的国际百亿赫兹频率的计算系统。剩余的一千五百万的资金用于电子科学的核心计划。再加上从DTI部门分配的两千万的资金，使得核心计划资金的总数得到增加，一共有三千五百万的资金。DTI计划的共同点是，它提供了两千万的资金就需要工业上能够得到与之相匹配的资金。也期望工业能对个人研究小组电子科学导航工程有所贡献，使得工业能够完全的承担电子科学计划的义务，创造超过两千万的价值。核心计划的目标是支持不同研究小组的电子科学导航工程和同工业协作开发一类强有力的网格中间设备。根据不同的电子科学申请的需求可以获悉开发更加稳定和有效的网格中间设备，这种中间设备对电子科学实验有所帮助并且更加适用于工业和商业。管理结构也在一号文件中指出了。英国核心计划的主管是听取了网格技术咨询组的意见。任命托尼.海瑞为核心计划的主管。各个不同的电子技术计划研究小组组成了电子科学指导委员会，大卫.华莱士是主席，核心计划的主管也是其中的一员。EPSRC代表所有的研究小组为核心计划提供计划管理。2.2 NASA的信息网格(IPG)在过去的三年中NASA通过连接它的一些R&D实验室的计算资源形成信息功率网格而成为新型的计算基础结构的先驱。这项行动的领导者比尔.约翰斯顿阐明了IPG的观点。在NASA如何通过为“高性能”计算和数据管理服务从事大规模的科学与工程学问题发起了一场革命，按照要求将会定位和指定多中心需求资源用于实现大规模和广泛的分配问题，并且提供辅助服务，这种服务是支持与分配科学与工程学问题相应的流动性工作管理框架所需要的。在NASA看来，这样的一个框架对他们的组织解决模拟整个系统的问题是必须的。这不仅仅是计算资源，而且也是经验和知识的分配。为了模拟整个的飞行器飞行章，CFD，发动机，着陆装置等等NASA必须不仅仅能够分配必要的计算资源而且也能够建立装置，使得位于不同地方的工程师和科学家能够协作。这就是他们的“内部网格”的大致的目的，使用不同的经验和硬件资源谅解不同的NASA的站点。在比尔.约翰斯顿的关于IPG的表述中，他指出虽然许多年前在技术上就已经能够实现这种分布式计算的实验，但是这种实验趋向于一次性证明系统需要分布式系统工程师专家的知识。他争论说，现在所需要的就是构建整个常规系统学要的中间设备不是需要专家构建和维护这个系统。IPG是朝向高质量产品网格道路的第一步。IPG是基于Globus工具箱的，这种工具箱通过数字证书提供唯一的安全标示，最快速的安全文件转换(GridFTP)和一批计算工作的管理资源。(Globus Resource Allocation Manager GRAM)。Globus中间设备能够和CORBA中间设备应用共存，并且这种中间设备也增加了麦若.莉妮的长期建立的秃鹰软件和瑞干.迈瑞的存储资源经纪人开发包。秃鹰软件使得能够制定大量的工作环境并且可是当作计算工作的空闲循环的一种资源，归属于整体。另一方面，SRB软件发展朝向共享使用文件系统，数据库和文档系统的数据。SRB实现这一点是通过XML元数据目录，这就使得物理存储上的逻辑分离。在英国人的文章中，我们将IPG看作是存在的证明，这样就使得网格的观点能够实现。显然，目前网格中间设备的实施仍然没有进行并且有许多的不足。但是，自从我们在英国开始着手进行一些列的电子科学工程，这就必然需要相似的网格基础设施，看起来建立在NASA的经历之上和使用GLobus Condor 和SRB 网格中间设备作为着手点是非常谨慎的。2.3 国内和国际网格工程目前国内在网格研究上有重大的投资并且在全世界也有发展。我们在文章中列出了在美国(第一章)和欧洲(第二章)的一系列的网格工程用来归类英国的计划。目前IBM和SUN都支持网格的概念，很明显网格不仅会变成电子科学的关键中间设备也将会使工业和商业上成熟的更加有用的中间设备。大部分这些网格基础设备和应用工程将会将会将Globus工具开发包用作需要提供网格服务地方的开始平台。作为对美国和欧洲工程的补充，有大量的在英国初始计划之外的欧洲国家工程。这些工程包括在荷兰(VLAM 16 and DutchGrid 17), 德国(Unicore 18)，意大利(INFN Grid 19) and Poland (PIONIER Grid 20)。在爱尔兰和匈牙利也有网格工程，法国和瑞士也为网格而提供了资金。也有一个愿望是构建亚太平洋地区的网格。在比较网格中间设备的发展上可用资金之前就有一个忠告。通知为美国的工程提供资金包括购买大量的硬件。英国与之相比较，几乎所有的一亿两千万都用来发展中间设备和电子科学的软件工具。3 英国电子科学带头项目3.1 绪论就像上面所提到的，在英国电子科学计划中每一个研究小组都将会在他们的应用领域为带头项目提供支持。每一个研究小组在选择带头工程上都有一些小小的不同，因此就会出现这样的结果，在超过二十个期望中的工程中有八个已经起步，剩余的将会在未来的六个月中逐步开始。PPARC和EPSRC在这个时候已经选择好项目。PPARC为两个电子科学带头项目提供支持，EPSRC则为六个项目提供支持。这两个研究小组支持迥然不同的领域。PPARC主要是集中于粒子物理和天文学：两个都非常紧密的连接在一起，但是两个也有各自广泛的范围。与之相应的，EPSRC更加的广泛，包括从基础科学到工程学范围的学科。在这一部分我们给那些已经支持为电子科学核心计划设置上下文的带头项目一个总的观点。有两个PPARC工程已经在绪论中进行讨论。GridPP是英国粒子物理学家们合作而建立的支持LHC实验的英国组成部分。英国的天文学家在AstroGrid虚拟天文台工程中都联合起来。显然，在美国的NVO工程和欧洲的AVO工程上将会有紧密的合作。PPARC将会和电子科学核心计划紧密的合作以制造一个共同的远景建筑和共同的核心网格中间设备基础。3.2 工程学和物理科学带头项目EPSRC所支持的六个带头项目是：1. 实体网格：一种调查浓缩物质和材料的工具这个项目是由彼得教授领导的，还有一个大学联盟包括爱丁堡大学，曼彻斯特大学和牛津大学。这个带头项目的目标是在分子级别上实现复杂的浓缩物质系统和提供发现新材料的集合。高性能计算和虚拟设备的整合对这个带头项目是至关重要的，为建模问题提供一个综合的环境将会和实验数据整合到一起。RealityGrid 包括有效的工业上的合作：AVS,SGI和Fujitsu都就当下的计算和虚拟问题相互合作，Schlumberger和爱德华.詹纳研究机构所做的疫苗研究将会提供最终用户的科学应用以评价和测试这个项目所生产的环境和工具。2. Comb-e-Chem - Structure-Property Mapping：将化学和网格结合在一起。Comb-e-Chem项目关注的是合成的新化合物的组合方法 。这是一个以杰里米.费雷博士为主导的，南安普顿和布里斯托尔大学合作的项目。大学联盟和Roche Discovery, Welwyn, Pfizer, 和IBM一起合作。 组合方法为产生大量的原始化学知识提供了新的机会。为了达到这个目的，需要积累，整合一个范围广大的原始的数据以及最大效果的关系模型。这个项目将要建立一个整合的平台，这个平台将已存在的结构和物质资料来源同一个网格-基础 的信息和知识共享环境结合在一起。这个平台首先需要的是支持新的数据收集，包括过程和产品数据，基于整合电力实验室和e-logbook设备。下一个阶段是整合通过基于网格的量子和仿真模型产生需求以增大实验数据。在很大程度上，这个环境是对社会有用的，他将必须建立一个接口以提供统一的资源视角，能够透明的实现数据恢复，在线建模和实验的设计以产生新的领域的科学的兴趣。这个基于服务的网格计算基础设施的需要将会扩展实验室的设备和基于数据我计算的资源。3. 分布式航天器维护环境：DAME这个项目的带头人是吉姆.奥斯汀，合作的大学有：约克角，牛津，社菲尔德和利兹。这个项目的计划是为航天器的发动机建立一个以网格为基础的分布式诊断系统。这个项目是和劳斯莱斯合作的，并且是有劳斯莱斯和它的信息系统合作伙伴数据系统和解决方案的需求而推动的。该项目将针对性能问题，例如大规模数据管理与实时性的要求。这个项目的主要的研究成果将会是普遍的分布式分析网格应用；航空燃气轮机应用演示的维修飞机引擎；技术的分布式数据挖掘和诊断。分布式诊断是一个普遍的问题，这是许多领域例如医学，交通和制造也的基础，并且希望通过这个项目的课程上所学到的和制造的工具能够适用与这些所有的领域。4. 优化网格并且为工程学设计需求(GEODISE)GEODISE是南安普顿大学，牛津大学和曼彻斯特大学同BAE系统，劳斯莱斯，Fluent一起分工合作的。这个带头项目的的目的是提供网格的无缝连接一个智能知识库， 一个国家艺术收藏的最优化和寻求工具，工业实力分析码，和分布式计算和数据资源。工业设计搜索和最优化是一个利用工程建模与分析以提高产量设计的过程。在未来的2-5年中智能搜索将会变成所有的工程设计系统的的至关重要的组成部分并且引导用户通过设立的过程中,执行及后加工设计,搜索和优化活动。这种系统通常需要大规模分布仿真辅之以工具来描述和修改来自于知识库的设计。这些工具通常在物理上是分布的，位于供应链的多重元素的控制下。虽然评价一个设计可能需要分析字节的数据，改进设计的过程,可以要求同样的TB级的分布式数据。后者的实现目标将导致开发智能检索工具。应用领域的重点是利用计算流体动力学(CFD)，这些是已清楚相关的工业伙伴。5. 探索网络：电子科学的高吞吐量信息学实验平台探索网络带头项目是与其他的的项目有完全不同的目的，因为它将重点放在高吞吐量上。它的目的是设计，发展和完善先进的基础设施以支持实时过程，解释，综合，虚拟和开发由高吞吐装置产生的大量的实时的关键的数据。该项目将复盖新技术的设备和技术,包括生物学的生物芯片技术，生物化学和组合化学上的高吞吐量筛选技术,能源和环境科学上的高吞吐量传感器，以及遥感地质。多项应用研究列入试点，分析蛋白质芯片和SNP芯片采用lfii技术,蛋白型荧光微阵列数据,航空遥感数据, 可再生能源的数据,以及地质灾害的预测数据。这个试点是由郭玥博士领导的伦敦大学小组和工业合作伙伴Infosense Ltd, Deltadot Ltd和Rvco Inc之间分工协作的。6. myGrid：直接支持电子科学这个试点拥有其中最大的一个联盟，这个联盟包括曼彻斯特大学，南安普顿大学，诺丁汉大学和社菲尔德大学连同欧洲复杂生物分析机构。myGrid的目的是在一个已存在的网格基础设施上设计，开发和论证高水平的功能性，这将对科学家使用复杂的分布式资源提供支持。一个电子科学家的工作台,将用来开发这一试点项目。这个工作台，不像Comb-e-Chem，目的是支持：实验调查的科学过程，证据的积累和结果的模拟；科学家利用社会的信息，使得各组之间能够动态的结合以应付紧急需要研究的问题。提出工作台的一个新颖的特征是，工作台为涉及资源选择，数据管理和过程设定提供便利。复杂生物学科的应用将会驱动myGrid的设计和开发。mygrid将开发两个应用环境,它支持分析的功能基因组数据, 另外,支持革新图案数据库。这些任务都需要详细的表述和科学过程的设定而且有挑战性的绩效要求。本项目的工业合作者有，GSK，AstraZeneca，IBM和SUN。3.3 粒子物理和天文学带头项目PPARC不像ESPRC一样支持范围这么广的群体，因此现在只有两个试点每一个都只为他们自己的群体。投资的两个试点是：1.GridPP：GridPP是由来自英国和欧洲粒子物理研究所的粒子物理学家和计算机科学家合作的。GridPP的目的是为一个典型的网格的大型强子对撞机(LHC)项目构建英国网格并且传递网格中间设备和硬件设施，就像简介中所述的。设计GridPP项目同英国的已经存在的粒子物理工程相结合从而及早部署和全面测试网格技术。这个项目使用的是Globus工具包并且许多的GridPP中心在英国，并且也是英国的电子科学的中心，因此就有很多种方法可以对这个项目有帮助。2.AstroGridAstroGrid项目是已经在早期就这个群体的需求而言时描述过了。这个项目是爱丁堡大学，斯莱特大学，剑桥大学，贝尔法斯特女王大学，UCL和曼彻斯特大学的天文学家和计算机科学家同RAL一起分工合作的。AstroGrid的目的是建立一个网格基础设施使得虚拟天文台成成为可能，使天文学数据库的接口统一化，并提供远端存取就像同化的数据。虚拟天文台是一个真正的全球性问题,AstroGrid将是英国对全球的虚拟天文台的贡献。3.4 结束语这些PPARC和EPSRC试点范围覆盖了科学学科和网格技术领域。其中一个突出的要求,应用必须支持数据管理和同盟的数据库接口。在这方面的工作目前的网格中间件提供的支持非常有限。4. 英国电子科学核心项目4.1核心项目的结构正如我们所说的，电子科学核心项目的目标是从电子科学实验项目中找出中间设备的需求。在与科学家，计算机科学家和工业的合作中，主管要求开发一个框架，这个框架将促进新事务的产生，强大的工业网格中间设备不仅仅是突显个人领域的应用，也要惠及工业和商业。核心项目一直围绕这六个要点1. 国家电子科学网格实验平台的实施是基于电子科学中心的网络2. 促进通用的网格中间件开发 3. 跨学科的合作研究,(IRC)网格工程4. 为电子科学实验项目建立一个支持机构5. 支持参与国际活动 6. 支持电子科学的联网需求下面我们简明的讨论这些要点.4.2 英国的电子科学网格和电子科学中心在当地已经建立了九个电子科学中心，在地图上用3标记。在爱丁堡建立了一个国家电子科学中心，是由格拉斯哥大学和爱丁堡大学共同管理的。其他的八个区域中心已经成立在在贝尔法斯特,加地夫,曼彻斯特,纽卡斯尔,牛津,剑桥,伦敦(帝国学院)和南安普敦覆盖了几乎整个英国。曼彻斯特目前运行这国家的巨型机服务。该中心有三个重要的角色：(1) 分配大量的计算和数据资源，为英国电子科学网格的构建基础的形成而运行一套标准的网格中间件(2) 产生组合的工业协作网格中间件和工具项目(3) 在当地传播网格的信息和经验该中心已经为工业协作网格项目预先分配了一千万，需要从工业上回收相应的现金或益处。图3还列出了，卢瑟福和阿瑞斯的CLRC实验室。这些国家实验室都是英国电子科学网格的主要站点。在图3总也显示了剑桥附近的Hinton：Hinxton拥有EBI，桑格中心和MRC研究所。这就构成了世界上的一个主要的地理数据中心。因此，重要的是这种站点与电子科技网连接起来提供足够的带宽，以支持多个电子科学项目。在爱丁堡的国家中心也受到资助以建立一个电子科学研究所。这个研究所将举办一系列的多学科研究的研讨会，内容涉及了广泛的议题，将会有来自世界各地的科学家和专家参加。 计划将在2002年的夏天举行，讲座可以有很多不同的格式,由为期一天的研讨会,为期一个月的电子科学节。他们的任务是使这个研究所成为是世界知名的，激发电子科学各个方面的激烈的辩论。另外，已经在每一个中心建立了AccessGrid节点，以帮助国内以及国外的合作(图4)。AccessGrid系统在美国的氩国家实验室开展，使用MBONE和多点传送技术，允许多点的直接整合模拟网和虚拟从而提供更加自然的视频会议。这个系统将实现各个中心之间的方便的交流，而且将用于实现新的工作和教学的方式。4.3 促进网格中间设备的发展为了英国的计划能够成功，我们必须一个有共同的出发点的项目和在构建和维护网格上有一定的经验的核心团队。英国的电子科学网格连接这九个中心和CLRC的两个实验室，将会以两种方式作为实验平台。就像前面所讨论的，最初的网格中间件的选择是和NASA在他们的IPG的选择是相同的。IPG可以被称为是一种内网自从美国航天局实验室连接了其组织的各个部分。英国的电子科学网格的情况是，网格使用不同的IT方法，防火墙等等，连接了不同的大学。这是对在Globus的基础设施建设和数字证书的安全系统很好的考验。这些中心为网格收集资源开发了一个异构的方法，括超级电脑和集群计算机系统以及各种各样的数据存储系统。网格可以为新的网格中间件作为一个测试平台，并作为一种资源供中心工业项目使用。这个核心计划同主要的IT公司进行了讨论，例如IBM，Sun，Oracle，微软和Globus，Condor和SRB小组关心的是网格中间设备的未来的发展。在这方面令人兴奋的是IBM和SUN公司都对同Globus小组协同工作推进生产改进和强劲的网格中间件给与了认可。该软件出现后将会提供比现在的网格中间设备更多的功能并且还将对工业的质量起作用。最近的一次采访中，欧文-伯杰承诺我们的系统能够我网格协同工作，所有我们的中间设备都将同软件整合到一起22.他还将会看到初期的供养工业，例如石化，制药和工程设计，在2003到2004年这些都是使用网格对普遍的商业和工业产生了显著的影响。我们所见到的就是我们上面所讨论的英国的电子科学网格工程。在核心计划中，总共有一千一百万通过个人电子科学中心分配给工业协作网格中建设备。另外有五百外通过无期限的公共集资获得。核心计划的一个主要的任务是从每一个电子科学试点项目中捕获网格中间设备的需且。这些包括计算，数据存储和联网工作需求以及理想的网格中间件功能。为了确保项目不分散精力去做重复的工作，核心方案在当前的网格中建设备进行了一些记录。在Globus，评价Sun GridEngine以及正在进行的Avaki后代产品。此外，由来自曼彻斯特的诺曼底.阿拓恩领导的DBTF已经建立了审查这个问题的网格中间件接口关系数据库管理系统和连接不同的数据库资源。他们的初步想法已经同Globus小组，IBM，Oracle和微软讨论过了。DBTF既有眼前的产出看看尽快使用最小而有用的功能发展接口看看研究问题以外的档案及相关资料。另外，一个爱丁堡的国家电子科学中心主任马尔科姆领导的网格的工作组已经成立，为网格技术做一个整体的人为的指导。他们的任务是为网格中间设备的发展构建一个英国网格之路的地图。并且，ATF还要鉴定一些特殊的短期的目标和长期的研究问题。DBTF的最初的观点是指向数据库接口的，这个数据库服务就网格服务而言，他的模型是沿用Web服务的方式的。这就导致了，将网格中间设备设计成面向服务的体系结构，而且这些网格服务是供高水平的应用使用的。近期内，来自特遣部队的报告将提交给全球网格论坛作为白皮书讨论。我们期待看到最终形成一致的开放网格服务的协议， 这种协议对操作系统有特殊的接口，在这一层下面有RDBMS，并且为上面的应用提供一个网格服务集合。这一点是非常重要的，一个超越当前的Globus模型的子标准协议被认为是最大可能的确保网格中间件开发的应用项目可以有效的进行。我们打算与Globus的团队合作,并协助推展开放源码标准的实施。4.4 跨学科的研究合作网格项目在英国的EPSRC已经成立了三个，六年，计算机科学导向，跨学科研究合作。这些主要的项目，由许多大学组成的重点基金计算机科学研究组在三个主要的领域进行长期的研究。由来自诺丁汉的汤姆领导的赤道项目是有关在自然和数字方面的技术创新。由来自南安普顿的奈界尔领导的先进知识技术项目是有关知识生命周期的管理。最后，由来自纽卡斯尔的琼斯和来自兰开斯特的伊恩领导的DIRC项目是关于以计算机为基础的系统的可依赖性。由EPSRC和MRC共同投资的第四个IRC是又来自牛津的迈克领导的。这个应用集中在IRC上，关心的是把来自医学影像和标志的数据转换成在医学上可以使用的临床的信息。这些IRCS是通过公开竞标程序选定的，在这三个关键的软件技术中表现了一种独特的技术，并且应用于跨学科的医学应用领域。基于这个原因，核心计划资助IRCS的每一个项目，使得他们能够在他们的研究方向上考虑到网格技术的应用。另外，我们也赞助了两个合作项目，结合Equator，AKT IRCs 的软件技术和MIAS的应用工程在一起。由于这些工程所产生的作用，在电子卫生保健领域有组成了一种伟大的挑战试点工程。作为电子保健网格技术的一个潜在的具体实例，考虑这个问题,迈克布雷迪和他的小组正在牛津的的MIAS IRC中调查。他们是从事尖端影像处理技术及乳房超音波检查乳癌肿瘤的。为了最精确的定位可能的肿瘤，它必须使用一个能够精确的显示乳房组织的道具去构建一个乳房的最终原型的模型。信息对网格中间设备的改进是，在手术过程中能够把乳房内的肿瘤的精确信息传递给医生。显然还有许多关于数据安全和隐私的问题需要解决，但是要成功的解决这些问题卫生保健不仅要在英国得到重视而还应该是全世界得到重视。这也说明了网格的另一个方面。医院并不是特别的希望加入到运行大型的计算中心商业中去做必要的模拟和分析所需的现代医疗技术。他们宁愿处于购买所需要的作为网格服务的资源。这就表明了，网格服务中间设备可以以何种方式鼓励新型的应用服务提供商的出现。4.5 支持电子科学工程为了对电子科学应用工程提供支持，一个网格支持中心已经建立了，核心计划和PPARC也加入其中。这个中心将会为英国的网格启动装置提供支持，最开始它是由Globus Toolkit，Condor和Storage Resource Broker 中间设备组成的。支持小组将会朝九晚五的在英国对回答和解决网格应用开发者的问题。他们还将试验和评估新的中间件软件和控制未来的网格启动工具的升级。这个小组的进一步的作用是在英国电子科学中心帮助教育系统支持人员。4.6 国际合作重要的是要确保英国电子科学界正积极沟通,并同国际社会合作。因此有必要在英国鼓励和发展对网格技术有很多认识的群体，并且为他们在国际网格论坛上发展国际议定网格协议上发挥积极的作用而提供资金。我们因此为网格网网络工程提供了资金，其中相当大的预算是为了英国专家的相关标准组织例如，国际网格论坛，IETF和W3C。英国的计划关心的也是通过工程创建有利益的国际社会努力，例如EU网格数据和US iVDGL工程。因此,我们将网格的资金用于让青年计算机科学家从英国来参与这些项目。全国电子科学中心的任务还包括与主要国际金融中心成立工作协议，例如美国的NCSA。我们也期待着建立其他的攻击合作计划。4.7 网络英国的电子科学应用工程依赖于英国大学的SuperJANET网络以传输必要的带宽。当前SuperJANET的骨干带宽是2吉比特，如果资金到位在2002年的中期将会升级到10吉比特。(图5)为了从英国的电子科学项目中收集网络需求就可接受的潜伏期和必要端到端的带宽网格网络小组已经成立(GNT)。 短期的职责是确定瓶颈和潜在的瓶颈，以及从长远的服务质量的问题。一个包含UKERNA和CISCO的价值500K的工程将会关注这些交通工程的问题，以及其他的一些关注使用EU数据网格工程进行带宽调度的问题。所有的这些网络R&D工程都是由核心计划和PPARC合资的。英国核心计划的一个潜在的问题是转化英国的网络成为由UKERNA和大学团Metropolitan Area Networks操纵的一个SJ4骨干。用QoS提供这样一个架构可能很难提供端到端的带宽保证。4.8 示范项目核心方案还资助了一些网格论证的项目。示范的观点是去开发短期的工程，这样就可以利用当前的技术去说明在不同的地区网格的潜在性。我们曾将尝试着从一系列的申请中选择示范工程。包括一个动态的脑谱图，使用VR的医学图像工程，机器人望远镜项目，化学数据的自动捕获和天气预测。(www.research-councils.ac.uk/escience/)。5. 综述在我们能够认识到电子科学和上面所描述的网格的观点前有许多的挑战需要战胜。这不仅仅有像延展性，可靠性，互用性，差的兼容性，资源管理的，作用和安全的技术问题，而且还有更多的是以人为中心的实现资源和数据共享。作为一个技术问题的例子，我们相信现实的业绩估算对网格作为一个全球资源市场的观点的实现是至关重要的。NSF GrADS工程将资源提供和消费之间设想为基础的动态谈判过程中的一个“业绩合同框架”。现实的表现,预测我们需要可靠的数据收集设施，能够监视现有的分布式资源的容量和利用统计模型预测未来的性能水平。表现的估算和资源管理在网格计算环境中是复杂的问题。一个以人为中心的的例子问题，考虑到为科学家所做的在联邦资料库中去分享他们的有注释的科学数据模拟或实验。科学尽量利用有限的资金，分享这些收集到的昂贵的数据显然是至关重要的。但是对于任何一个科学家的动机是不清楚的。也许资助机构应该对共享数据这种社会态度增加一些奖励。还有许多挑战。英国计划中有两个主要的领域还没有涉及安全和科学数据的修复。为了网格的观点在工业和商业方面能够成功，中间设备必须能够保证防御攻击。在这个方面，目前互动Globus的防火墙值得商榷。另一件事是长期的监护和保存科学数据以及有关数据说明。为期三年的计划,显然无法提供一个解决这样一个长期的问题，但它是一个在不久的将来必须解决的问题。目前的经费使得英国在这些问题上有了一个良好的开端，也使得英国在国际的网格团体的发展中能够充分的发挥作用。如果在未来的几年中网格中间设备能够成功的从电子科学转变到商业和工业上，那一定会有很多新的应用领域的探索。致谢作者感谢Juri Papay 在编制这个文件的时候提供了宝贵的援助，以及Jim Fleming和Ray Browne 帮助建设的核心方案。也感谢Paul Messina 的激励和洞察力，Ian Foster和Carl Kesselman 建设性的参与到英国方案中。参考文献1 John Taylor e-Science definition: http:/www.e-science.clrc.ac.uk/2 Foster, I. and Kesselman, C. (eds.). The Grid: Blueprint for a New ComputingInfrastructure. Morgan Kaufmann, 1999.3 Segal,B, Grid Computing: The European Data Project, IEEE Nuclear ScienceSymposium and Medical Imaging Conference, Lyon, 15-20 October 20004 The DataTag Project: 5 GridPP: http:/www.gridpp.ac.uk/6 Griphyn: /7 The Particle Physics DataGrid: /178 International Virtual Data Grid Laboratory: /9 National Virtual Observatory: /nvo/10 Opticon Astrophysical Virtual Observatory: /archives.html11 Foster I. and Kesselman C., Globus: A Metacomputing Infrastructure Toolkit,International Journal of Supercomputer Applications, 11(2): 115-128, 1997.12 Foster, I., Kesselma