Budowany w CERN koo Genewy Large Hadron Collider LHC jest najwikszym na wiecie urzdzeniem badawczym. Kiedy zostanie uruchomiony w 2007 roku, jego wielkie detektory ATLAS, CMS, LHCb oraz ALICE, otaczajce miejsca zderze rozpdzonych do ogromnych energii przeciwbienych wizek protonw (lub jonw oowiu), bd produkowa 10−15 petabajtw (milionw gigabajtw) danych rocznie. Dane te bd szczegowo analizowane i porwnywane z symulacjami komputerowymi oblicze teoretycznych. W miar upywu czasu ich liczba jeszcze bdzie rosa.
W eksperymentach na LHC uczestniczy 5 tysicy naukowcw z okoo 500 instytutw badawczych i uniwersytetw na caym wiecie. Wszyscy oni musz mie zapewniony peny dostp do danych przez cay czas pracy LHC, ktry przewiduje si na 15−20 lat. Uaktualnianie, analiza i przechowywanie danych wymagaj olbrzymich pamici i mocy obliczeniowej rzdu 100 tys. CPU−s (Central Processing Units). Scentralizowanie tych urzdze w jednym miejscu, w pobliu eksperymentu w CERN, pozornie naturalne, w rzeczywistoci jednak byoby organizacyjnie bardzo trudne.
Postanowiono zastosowa inny, bardziej optymalny, sposb: globalny Grid, czyli model rozproszonych mocy obliczeniowych. (Nazwa Grid pochodzi z analogii z sieci elektryczn: kiedykolwiek uytkownik podczy si do tej sieci, nie musi si zastanawia, gdzie jest rdo zasilania. Inaczej mwic uytkownicy mog traktowa Grid jako urzdzenie, z ktrego na danie mog czerpa moc obliczeniow i przechowywa dane.) Oznaczao to potrzeb zbudowania sprawnego systemu pozwalajcego przesya dane czy programy do rozmieszczonych na caym globie elementw komputerowych, na ktrych bd wykonywane obliczenia i analizowane wyniki. Koszty utrzymania i uaktualniania koniecznych mocy obliczeniowych do takiego komputerowego wyzwania s znacznie atwiejsze do poniesienia w rodowisku rozproszonym. Poszczeglne instytuty i organizacje narodowe uczestniczce w projekcie mog znale lokalne zasoby komputerowe i przej za nie odpowiedzialno, przyczyniajc si w ten sposb do osignicia celu globalnego. Ponadto, system rozproszony nie ma sabych punktw. Wielokrotne kopie danych i automatyczne wyznaczanie zada komputerowych dla dostpnych zasobw zapewnia ich szerokie zrwnowaenie i uatwia dostp do danych wszystkim uczestnikom projektu, niezalenie od szerokoci geograficznej.
Podstawy systemw gridowych opracowano ju w poowie lat 90. w Stanach Zjednoczonych. Byy to systemy Condor i Globus. W Europie Grid pojawi si nieco pniej, jednym z systemw by DataGrid, stworzony w celu opracowania danych fizyki, biologii i obserwacji Ziemi, zorganizowany przez CERN. Uczestniczyy w nim przede wszystkim due instytuty Francji, Wielkiej Brytanii i Woch. W ramach tego projektu stworzono podstawy oprogramowania pozwalajcego na wykonywanie oblicze fizycznych w rozproszonym systemie komputerowym oraz sprawdzono jego prac. Pokrewnym projektem by projekt Unii Europejskiej CrossGrid, ktry kontynuowa prace rozpoczte przez DataGrid i rozszerza je na aplikacje niezwizane z fizyk. Uczestniczyy w nim instytucje z 11 krajw, w tym pi z Polski, a koordynatorem by ACK CYFRONET AGH (zesp pod kierunkiem dr. M. Bubaka z KI AGH i prof. Michaa Turay z IFJ PAN).
Oprogramowanie stworzone przez DataGrid oraz infrastruktura gridowa pozwoliy na uruchomienie we wrzeniu 2003 wiatowego Gridu do fizyki pod nazw „LCG−LHC Computing Grid”. Pierwsza instalacja skupiaa 14 orodkw z Europy, w tym i krakowski klaster kilkudziesiciu procesorw Intel z oprogramowaniem Linux.
Koncepcja wiatowego Gridu jest prosta, jednak jej realizacja stanowi ogromne wyzwanie, tak pod wzgldem technicznym, jak i organizacyjnym.
Zadania projektu LCG polegaj na rozwiniciu infrastruktury i utrzymaniu bazy sub komputerowych w rozproszonym modelu oraz stworzeniu programw do scalenia tych urzdze w jeden sprawny i wydajny system obliczeniowy – Grid. Naley opracowa sposb zarzdzania uytkownikami i ich prawami w midzynarodowym, niejednorodnym i rozproszonym rodowisku. Suy temu koncepcja „organizacji wirtualnych” (VO). Osobnym zadaniem jest opracowanie zarzdzania akwizycj, instalacj i planowaniem pojemnoci do duej liczby skadowych sprztowych (hardwarowych) tworzcych fizyczn paszczyzn LCG.
Dane z eksperymentw na LHC bd rozprowadzane po caym wiecie zgodnie z modelem czterowzowym. Pierwotny zapis danych na tamach, dokonywany w CERN, bdzie stanowi wze zerowy LCG – Tier−0. Dane te zostan skopiowane do serii wzw Tier−1 – wielkich centrw komputerowych, o duych zasobach pamiciowych – gdzie bd wstpnie opracowywane i kompresowane w mniejsze obiekty. Centra Tier−1 udostpni dane wzom Tier−2, z ktrych kady skada si z wielu wsppracujcych urzdze liczcych, posiadajcych dostateczn moc obliczeniow do analizy przypadkw fizycznych oraz duych pamici do przechowywania rezultatw. System gridowy Tier−0, Tier−1 i Tier−2 bdzie do dyspozycji eksperymentw poprzez odpowiednie „organizacje wirtualne”. Indywidualni fizycy bd mieli dostp do danych przez liczce centra Tier−3, ktre mog si skada z lokalnych klasterw na wydziaach uniwersyteckich lub nawet z indywidualnych pecetw, i ktre mog by wczone do regularnej bazy LCG.
Analiza przypadkw fizycznych nie jest jedynym zastosowaniem Gridu. Moliwo uzyskania wyniku w bardzo krtkim czasie, w szczeglnoci „uczenie” jak w sieciach neuronowych, rozproszonej infrastruktury obliczeniowej oraz dostp do odlegych mocy obliczeniowych „na yczenie” w trakcie przebiegu eksperymentu, doskonale si nadaj do wykorzystania Gridu w rnych aplikacjach. Wspomniany wyej projekt CrossGrid obejmuje na przykad moliwo zastosowania Gridu w medycynie lub sytuacjach kryzysowych na og wymagajcych „natychmiastowych” (tzn. bardzo szybkich) decyzji. W 2005 aplikacje te zostay uznane za jedne z najlepszych przykadw wykorzystania Gridu.
W przypadku medycyny chodzi o wspomaganie komputerowe lekarza z dowolnie odlegego miejsca na kuli ziemskiej, w trakcie podejmowania decyzji dotyczcych niektrych zabiegw chirurgicznych, jak np. optymalizacja by−passw. Oprogramowanie powinno pomc w wybraniu najlepszego rozwizania, jeli idzie o inwazyjno – minimalizowanie czasu trwania i rozlegoci operacji oraz konsekwencje – cinienie krwi w krwiobiegu po zabiegu.
Wspomaganie przez rozproszon sie gridow sztabu kryzysowego w sytuacjach zbliajcej si powodzi pozwoli z duym prawdopodobiestwem przewidzie realne zagroenie. Konieczna jest wtedy natychmiastowa, dogbna, na szerokim obszarze, analiza opadw, pogody, ukadu geologicznego i hydrogeologicznego, oraz wykorzystanie informacji o przebiegu podobnych wydarze w przeszoci, co wymaga mocy obliczeniowych przekraczajcych dziesitki razy dostpne w typowym orodku komputerowym.
Prowadzone z wykorzystaniem rozproszonej infrastruktury gridowej badania przewidywa skae rodowiska powstajcych w okrelonych sytuacjach pogodowych pozwol zminimalizowa efekty uboczne (np. elektrownia moe dobiera jako wgla w zalenoci od kierunkw wiatrw i roznoszenia pyw) – i ten przypadek wymaga szybkich decyzji, w sytuacji zmiennych warunkw atmosferycznych.
Obecnie ACK CYFRONET AGH i IFJ PAN nale do grona dowiadczonych partnerw i uczestnicz w kilku nowych inicjatywach gridowych, w tym nowych projektach europejskich: KWfGrid, EGEE, ViroLab czy BalticGrid, w ktrych czsto odgrywaj role wiodce.