JAARVERSLAG 2014 EEN NATIONALE ICT-INFRASTRUCTUUR VOOR WETENSCHAP EN BEDRIJFSLEVEN

JAARVERSLAG 2014 EEN NATIONALE ICT-INFRASTRUCTUUR VOOR WETENSCHAP EN BEDRIJFSLEVEN

INHOUDSOPGAVE WAT SURFSARA IN 2014 REALISEERDE 1 Samenwerken aan een sterke e-infrastructuur (inleiding) 2 De gebruiker voorblijven met High Performance Computing

3 6

Case 1 — Dissociatie van methaan als bron van waterstof

10

Case 2 — Hoe bereken je de kans op extreme zeespiegelstijging?

12

Case 3 — Computermodellen tonen vorming van nieuwe bloedvaten

14

3 Grootschalige data storage: veilig, vindbaar en toegankelijk

16

Case 4 — Meer inzicht in aardbevingen met behulp van seismische data

19

4 Kennis in beeld: visualisatie en onderzoek

21

Case 5 — Visualisatie als brug bij genetisch onderzoek

24

5 De speld in de hooiberg van big data

26

Case 6 — NewsReader: een miljoen artikelen per dag

29

Case 7 — Puzzelen met plantgenomen

31

6 Samenwerking verlegt grenzen

33

Case 8 — Onderzoek naar eiwitten met Grid-computing

36

7 Topsectoren: laagdrempelige toegang tot HPC voor bedrijven

38

Case 9 — Berekening van sneeuwverplaatsing en –ophoping voor efficiëntere dakconstructies 40 Case 10 — FlexMers werkt samen met SURFsara in ICT doorbraakproject

42

8 Naar een duurzame hogeronderwijssector

44

1

SAMENWERKEN AAN EEN STERKE E-INFRASTRUCTUUR

De Nederlandse e-infrastructuur voor hoger onderwijs en onderzoek behoort tot de wereldtop. Dat draagt ertoe bij dat Nederland hoog op de ranglijst van kenniseconomieën staat. SURFsara biedt onderzoekers laagdrempelige toegang tot hoogwaardige infrastructuren voor High Performance Computing, data analyse en storage. Belangrijke mijlpalen zijn de upgrade van de nationale supercomputer Cartesius en de start van de bouw van een nieuw, HPC datacenter voor de onderzoeks- en onderwijsgemeenschap. >

Ondertfjhskjfhhdskfhdjfskfhdjhfskf

3

SURFsara Jaarverslag 2014

Meerjarenplan SURF

Deze zogenoemde accelerators combineren de rekenkracht

Sinds 2013 maakt SURFsara deel uit van de SURF-organisatie.

van grafische kaarten (GPU’s) met die van CPU’s. Ten tweede

Daarbinnen werkt SURFsara nauw samen met de andere

is het systeem in november uitgebreid met de laatste

werkmaatschappijen binnen SURF: SURFmarket, SURFnet

generatie processors van Intel.

en (tot 1 januari 2015) SURFshare. In 2014 is het SURF Meerjarenplan 2015 – 2018 verschenen. Dit meerjarenplan

Door deze aanpassingen is Cartesius in november 2014 gestegen

onderscheidt een zestal innovatiethema’s, die nader invulling

naar de 45ste plaats in de TOP500. Dat is een redelijk resultaat

krijgen in een tiental programma’s. SURFsara fungeert als

binnen Europa, maar daarbij moet aangetekend worden dat veel

trekker van vier van deze programma’s en participeert als

van de omringende landen het beter doen. Dat geldt niet alleen

deelnemer in overige programma’s.

voor grotere landen als Duitsland, Frankrijk en Engeland, maar bijvoorbeeld ook voor Finland (37ste plaats) en Zwitserland

De samenwerking heeft in 2014 vele concrete resultaten

(6de plaats). Bovendien neemt de behoefte van de gebruikers

opgeleverd. Eén daarvan is Support4Research, een SURF-

ook sterk toe, waardoor sommige gebruikers uitwijken naar

breed programma dat hoogwaardige ICT-ondersteuning

andere landen. Daarom blijft het ook in de komende jaren

dichter bij de onderzoekers brengt. Met Support4Research

van groot belang dat Cartesius on demand meegroeit met

opent SURF een kanaal dat zich richt op de onderzoeks-

de eisen en wensen van de gebruikers.

ondersteuners bij de universiteiten. Het programma zorgt er SURF Meerjarenplan 2015 – 2018

voor dat belanghebbenden bij hogescholen en universiteiten

Naar een federatief datacenter

bij één loket terecht kunnen voor alle SURF-diensten.

In 2014 is gestart met de bouw van het nieuwe nationale HPCdatacenter. Begin 2014 hebben SURFsara en Telecity-Group

Een ander gezamenlijk initiatief is SURFdrive, de persoonlijke

hiervoor een overeenkomst getekend. Telecity ontwikkelt een

cloudopslagdienst die SURFsara samen met SURFnet aan-

datacenter op Amsterdam Science Park: hierin krijgt SURFsara

biedt aan alle SURF instellingen, niet alleen aan universiteiten

de beschikking over een nieuwe generatie state-of-the-art,

en hogescholen. Op 1 mei is deze nieuwe dienst live gegaan.

flexibel, kosteneffectief en duurzaam datacenter. De oplevering

SURFdrive is een veilig alternatief voor publieke clouddiensten

wordt midden 2016 verwacht.

zoals Dropbox, OneDrive, Google Cloud en iCloud. Eind 2014 waren zo’n veertig instellingen gekoppeld, waaronder vrijwel

Het nieuwe datacenter past uitstekend binnen de ambities

alle universiteiten en een aantal hogescholen.

van SURF. Het datacenter zal instrumenteel zijn bij het opzetten van communityclouds en kan uitgroeien tot een federatief

4


45ste plaats voor Cartesius

datacenter binnen de onderzoeks- en onderwijsgemeenschap.

De nationale supercomputer Cartesius is in 2014 aanzienlijk

SURFsara streeft naar een federatie van kleine en grote data-

sneller geworden. Allereerst is Cartesius begin 2014 voorzien

centers; het nieuwe datacenter op het Amsterdam Science

van GPGPU’s (General Purpose Graphics Processing Units).

Park zou daarin een centrale rol kunnen vervullen.

HPC Cloud zeer succesvol

Big Data Revolutie

Cartesius mag dan het vlaggenschip zijn van de HPC-dienst-

Voor de analyse van big data kunnen onderzoekers onder

verlening, de populairste dienst is HPC Cloud. HPC Cloud biedt

meer terecht op het Hadoop-cluster bij SURFsara. Ook dit

onderzoekers een laagdrempelige toegang tot hoogwaardige

cluster wordt voortdurend uitgebreid en aangepast om

rekenkracht. Met deze dienst kan een onderzoeker zijn pro-

nieuwe toepassingen mogelijk te maken.

gramma eenvoudig kopiëren naar de HPC Cloud en het dan tien, twintig of zelfs honderd keer opschalen. De combinatie

In 2014 verscheen verder de publicatie ‘De Revolutie van

van flexibiliteit en schaalbaarheid maakt HPC Cloud een

Big Data: een verkenning van de ingrijpende gevolgen’ van

populaire dienst.

Anwar Osseyran, directeur van SURFsara, in samenwerking met internetondernemer Willem Vemeend. De auteurs zien

LOFAR grootste dataleverancier

vooral grote mogelijkheden in de medische sector, waar

Ook in 2014 is het volume aan opgeslagen onderzoeksdata

big data-analyses sneller en beter inzicht kunnen opleveren

verder toegenomen van 12 petabyte (begin 2014) tot 21,7

in de effecten van geneeskundige behandelingen en de

petabyte. Een opvallende ontwikkeling is de sterke groei van

ontwikkeling van medicijnen.

LOFAR. In 2014 is LOFAR de Large Hadron Collider (de deel-

De Revolutie van

ken van de overvloed aan der computerwetenschap, maar ook binnen menig rheden ontdekken het ns heen. Op internet is een maar deze is verspreid open maar ook verborgen. Big Data de ware trends te ciaal belang daarbij is ook kbare interne- en externe t en winst. Wie daarin toekomst.

BIG DATA EEN VERKENNING VAN DE INGRIJPENDE GEVOLGEN

nteerd worden met nieuwe pro-actief op deze ontwikars van morgen.

g Data. Daarbij gaan we op schaduwkanten.

tjesversneller van CERN in Genève) als grootste dataleverancier

Innovatie en ontwikkeling

voorbij gestreefd. Bij de opslag van onderzoeksdata wordt

SURFsara investeert veel in research & development, in de

vooral gebruik gemaakt van het Grid, dat meegroeit met de

wetenschap dat innovatie van cruciaal belang is voor een

toegenomen eisen en wensen van de gebruikers.

hoogwaardige e-infrastructuur die kan concurreren met de

De data-explosie en de impact hiervan op onderwijs en

omringende landen. Die innovatie omvat o.a. de toepassing

onderzoek is enorm. Overheden en instellingen stellen steeds

van de nieuwste hard- en software, zoals accelerators in

hogere eisen op het gebied van het verzamelen, opslaan, ana-

Cartesius en het bijbehorende programmeermodel CUDA.

lyseren, bewaren, veilig toegankelijk maken en documenteren

Voor dit laatste is SURFsara erkend door NVIDIA als CUDA

van onderzoeksdata (data curation). SURFsara werkt samen

research center.

met andere partijen aan het ontwikkelen van modellen voor

ISBN 9789082199307

ANWAR OSSEYRAN & WILLEM VERMEEND

duurzaam databeheer. Eén van de stappen is de ontwikkeling

Dat de buitenwereld ook oog heeft voor de innovatieve rol

van een zogenoemde Trusted Digital Repository.

van SURFsara, bewijst de benoeming van SURFsara-directeur Anwar Osseyran tot hoogleraar Business Analytics and Com-

Een belangrijke ontwikkeling in dit verband is de aansluiting

puter Science aan de Faculteit Economie en Bedrijfskunde van

van SURFsara bij Research Data Netherlands (RDNL), een

de Universiteit van Amsterdam. Osseyran doet onderzoek naar

Steeds meer bedrijven en overheden ontdekken

samenwerkingsverband dat zich vooral richt op het duurzaam

de wisselwerking tussen technologie (big data en computer

het grote potentieel van de schat aan gegevens

opslaan en delen van onderzoeksdata. RDNL wil zorgen

science) en de kenniseconomie. Twee belangrijke aandachts-

voor één aanspreekpunt voor de gebruikers van deze data.

gebieden daarbinnen zijn Smart energy systems en eHealth.

9 789082 199307

om ons heen 5


2

DE GEBRUIKER VOORBLIJVEN MET HIGH PERFORMANCE COMPUTING

6


Onderzoek met behulp van High Performance Computing neemt een steeds grotere vlucht. In een groot aantal onderzoeksvelden is rekenen data-intensief onderzoek onontbeerlijk om een doorbraak te forceren. De uitdaging van SURFsara is om de toenemende eisen vanuit de Onderzoeksgemeenschap steeds voor te blijven. Daarbij spelen grafische processors een steeds belangrijkere rol. >

Vlaggenschip

en Pisa gingen SURFsara hierin al voor. Ten tweede is

Het vlaggenschip van de dienstverlening van SURFsara

SURFsara in 2014 ook een NVIDIA CUDA Research Center

is de nationale supercomputer Cartesius. In 2014 is het

(CRC) geworden. CUDA is een programmeermodel waarmee

systeem geupdatet door twee soorten uitbreidingen.

de accelerators in Cartesius geprogrameerd worden.

Allereerst is Cartesius begin 2014 voorzien van GPGPU’s

NVIDIA wil graag dat dit model in brede kring geadopteerd

(General Purpose Graphics Processing Units). Deze zoge-

wordt. De samenwerking zorgt ervoor dat SURFsara in

noemde accelerators combineren de rekenkracht van

een vroeg stadium beschikking krijgt over nieuwe systemen,

grafische kaarten (GPU’s) met die van CPU’s. Ten tweede

bijvoorbeeld voor testdoeleinden.

is het systeem in november uitgebreid met de laatste generatie processors van Intel. Het resultaat mag er zijn: Cartesius is in november 2014 gestegen naar de

45ste

plaats in de TOP500.

Workshops en gebruikersdagen Voor gebruikers is de toegang tot de nieuwe systemen niet altijd vanzelfsprekend; het vereist de nodige technische kennis om gebruik te maken van bijvoorbeeld Cartesius,

Het uitgangspunt van Cartesius is dat de groei gelijke

en dat geldt zeker voor de accelerators. SURFsara steekt

tred houdt met de vraag van de gebruikers. De uitbreiding

dan ook veel tijd in de ontsluiting van de infrastructuur,

kwam dan ook op een goed moment, want sinds de zomer

bijvoorbeeld met cursussen en gebruikersdagen. Het gaat

van 2014 kwamen de grenzen van het systeem in zicht.

in die cursussen vooral om het optimaliseren en parallelliseren

SURFsara werkt met een economische capaciteit die 80%

van software. Speciaal voor Lisa is een Xeon Phi-workshop

van de theoretische capaciteit bedraagt; op die manier is

gehouden in april.

ruimte voor onderhoud van het systeem en scheduling van de jobs. In de zomer van 2014 werd soms al een bezetting

On demand uitbreidingen

van 90% bereikt. Het systeem wordt intensief gebruikt en

Ook in 2015-16 zijn uitbreidingen voorzien voor Cartesius.

dat geldt ook voor de accelerators. In eerste instantie

De eerste hardware dateert uit 2013, een deel van deze

werden deze vooral gebruikt voor astronomisch onderzoek,

hardware moet in de komende periode worden vervangen.

maar ze blijken ook winst op te leveren in andere vakgebie-

Bovendien is de economische levensduur van de accelerators

den, bijvoorbeeld bij klimaatsimulaties.

korter dan van normale processors. Dit heeft onder meer te maken met de snelle ontwikkelingen op dit gebied.

Centers of Competence

De huidige plannen zijn gericht op vervanging van de

Ook het nationale rekencluster Lisa heeft in 2014 fors aan

nationale supercomputer in 2017.

rekenkracht gewonnen. Daarnaast is Lisa in 2014 uitgebreid met Intel Xeon Phi-processors, die geleverd werden door Dell. Het is de bedoeling dat SURFsara gaat fungeren als een Dell Center of Competence voor Intel Xeon Phi. Cambridge 7


VERDELING VERBRUIK CARTESIUS PER WETENSCHAPSGEBIED 2014

VERDELING VERBRUIK LISA OVER PARTNERS 2014

Computational Chemistry 41%

UvA verbruik 26%

Earth and Climate Science 21%

VU verbruik 42%

Computational Fluid Dynamics 16%

SURF verbruik 32%

Life Sciences – Bioinformatics 8%

Derden totaal 0%

Astronomy and Cosmology 8% Condensed Matter Physics 5% Life Sciences – Computational Biology 1% Other 0%

VERDELING VERBRUIK CARTESIUS PER INSTITUUT 2014

VERDELING LISA VERBRUIK LANDELIJK OVER INSTITUTEN 2014

RUG 20%

ASTRON 5%

FOM-AMOLF 6%

EU 8%

UU 18%

VU 2%

FOM-DIFFER 4%

UU 7%

UL 16%

LW 1%

FOM-IMM 7%

RUG 4%

TT 10%

RU 1%

CWI 4%

TT 3%

TUE 8%

TUD 22%

DECI 7%

RU 15%

UVA 7%

UL 11%

TUD 6%

VU 10%

Cartesius in 2014: •• Ruim 546 duizend jobs op thin of thick nodes, goed voor bijna 84 miljoen SBU. Een thin node is een standaard compute unit. •• Uitbreiding met 66 GPU nodes in juni 2014. Bijna 5 duizend jobs gedraaid, goed voor 3.8 miljoen SBU ofwel bijna 80.000 node uren in een half jaar.

8


Nieuw datacenter

De verwachting is echter dat participerende landen

Tijdens dit evenement stond de relatie tussen

Een belangrijke ontwikkeling is de komst van het

of gebruikers op termijn wel moeten gaan meebetalen

data-intensief onderzoek en een hoogwaardige ICT-

nieuwe nationale HPC-datacenter. Begin 2014 hebben

aan de kosten die dergelijke systemen met zich mee-

infrastructuur centraal. Een belangrijk aandachtspunt

SURFsara en TelecityGroup hiervoor een overeen-

brengen. Deze discussie wordt op dit moment ge-

hierbij is de duurzame financiële inbedding van deze

komst getekend. Telecity ontwikkelt een datacenter

voerd in de PRACE-council, waar SURFsara-directeur

infrastructuur. Zo zijn in januari 2014 zwaartekracht-

op Amsterdam Science Park: hierin krijgt SURFsara

Anwar Osseyran als Vice Chair nauw bij betrokken is.

voorstellen door NWO gehonoreerd; dit zijn meer-

de beschikking over een nieuwe generatie state-of-

jarige projecten met ongeveer 30 miljoen euro aan

the-art, flexibel, kosteneffectief en duurzaam data-

Horizon 2020

financiering (per project). Deze onderzoeksvoorstellen

center. De bouw is in 2014 gestart, de oplevering

In 2014 is een aantal projectaanvragen voorbereid

veronderstellen wel de beschikbaarheid van een hoog-

wordt midden 2016 verwacht. SURFsara is onder

in het kader van het nieuwe infrastructurele kader

waardige ICT-infrastructuur. Als de middelen voor het

meer scenario’s aan het uitwerken voor de verhuizing

programma van de Europese Unie: Horizon 2020.

beschikbaar stellen, vervanging en uitbreiding van

van Cartesius en de bijbehorende storage.

Een daarvan is gericht op de verbindingen

die infrastructuur onder druk staan, wordt het veel

(zogenoemde interconnect) tussen processors

moeilijker om dit soort voorstellen te ondersteunen.

Europese samenwerking

in omvangrijke HPC-systemen. (InfiniBand is een

SURFsara is nauw betrokken bij een aantal Europese

bekend voorbeeld van een interconnect.) SURFsara

Conferenties

projecten die Nederlandse gebruikers toegang

werkt samen met Bull in een proposal waar de mo-

SURFsara neemt regelmatig deel aan conferenties waar-

kunnen geven tot hoogwaardige HPC-systemen in

gelijkheden van een nieuwe generatie interconnect

op actuele kennis op het gebied van High-Performance

andere Europese landen. Via PRACE, het Partnership

verder worden onderzocht. SURFsara behartigt in

Computing wordt gedeeld. Zo heeft SURFsara presenta-

for Advanced Computing in Europe, kunnen onder-

deze samenwerking de positie van de gebruikers:

ties gehouden op de GPU Technology Conference in

zoekers toegang krijgen tot de zogenoemde Tier-

het gaat er steeds om in hoeverre innovaties ten

San José, Californië. Op deze conferentie komen de

0-systemen in Duitsland, Frankrijk, Italië en Spanje.

goede komen aan de eindgebruiker.

internationale GPU-experts samen; aangezien SURFsara steeds meer werkt met grafische processors (onder

Verschillende grootgebruikers van Cartesius zijn hierdoor succesvol geweest bij het indienen van

Snelheidsrecord voor sterrenkundigen

meer in Cartesius), is expertise op dit terrein voor ons

proposals. SURFsara ondersteunt deze gebruikers

De Wim Nieuwpoort-prijs 2013 van SURFsara ging

van groot belang.

bij het indienen van proposals en begeleidt ze bij

in 2014 naar drie astronomen van de Sterrewacht

het testen van hun applicaties op Cartesius en de

Leiden. Deze prijs wordt jaarlijks toegekend aan het

Een andere belangrijke conferentie in 2014 was

Europese Tier-0-systemen.

team wetenschappers dat optimaal gebruik weet

Supercomputing 14 (SC14), die in november in New

te maken van de nationale supercomputer Cartesius.

Orleans werd gehouden. SURFsara is een vaste deel-

Binnen Europa is er discussie ontstaan over de

De Leidse hoogleraar Simon Portegies Zwart

nemer van deze conferentie, die al meer dan vijfen-

financiële duurzaamheid van het PRACE-model.

en twee van zijn promovendi namen de prijs op

twintig jaar plaatsvindt. Dit jaar had SURFsara een

Op dit moment betalen de participerende landen

13 maart 2014 in ontvangst tijdens de SURFsara

stand samen met SURFnet en het Netherlands e-Science

buiten de jaarlijkse contributie geen bijdrage voor

Data & Computing Infrastructuredagen in het

Center (NLeSC), voor een gezamenlijke manifestatie

het gebruik van Tier-0-systemen in andere landen.

Bimhuis te Amsterdam.

onder de noemer “Dutch Research Consortium”.

9


CASE 1 DISSOCIATIE VAN METHAAN ALS BRON VAN WATERSTOF

Waterstof is een potentiële brandstof waarvan ongelimiteerde hoeveelheden beschikbaar zijn. Het probleem zit hem in de productie. Prof. dr. Geert-Jan Kroes, hoogleraar theoretische chemie aan de Universiteit Leiden, onderzoekt een cruciaal onderdeel van de productie: de dissociatie van methaan op metalen Oppervlakken. Voor dit onderzoek heeft Kroes 25 miljoen core-uren op Cartesius toegewezen gekregen.

goed beschrijven om nauwkeurige resultaten te krijgen”, zegt Kroes. “Een metaaloppervlak heeft veel gedelokaliseerde elektronen. We moeten een groot systeem modelleren om de krachten te berekenen die het oppervlak uitoefent op het molecuul. Daarvoor gebruikt men de dichtheidsfunctionaaltheorie (DFT), die efficiënt is qua rekentijd, maar niet erg nauw-

Geert-Jan Kroes doet onderzoek naar

wordt bepaald door de reactie waarbij

keurig. Wij willen in onze berekeningen

dissociatie van methaan op metalen

het methaan op het metaaloppervlak

werken met zogenoemde chemische

oppervlakken. Wat houdt dat precies

uiteenvalt in een CH3-groep en een

nauwkeurigheid, dat is een foutmarge

in? “Methaan is een molecuul met vijf

H-atoom. In ons onderzoek proberen

van maximaal 1 kilocalorie per mol.

atomen”, legt Kroes uit. “Er zijn verschil-

we die reactie zo goed mogelijk te

Maar met de DFT komen we niet

lende redenen waarom methaan inte-

modelleren met verschillende metaal

verder dan 4 à 5 kcal/mol. Daarom

ressant is. Het zit in aardgas, het is een

oppervlakken.”

werken wij semi-empirisch, we nemen

broeikasgas en je kunt het gebruiken

10


een dichtheidsfunctionaal met een

om waterstof te maken. De commer

Chemische nauwkeurigheid

aanpasbare parameter. We moeten

ciële manier om waterstof te maken

Het onderzoek vergt een substantieel

dan berekeningen doen waarmee

is met steam reforming. Je laat dan

deel van de jaarcapaciteit van Cartesius.

we proberen die parameter te fitten

methaan met water reageren over een

Wat maakt het rekenen zo complex?

aan experimenten.”

nikkel katalysator; bij die reactie komt

“We moeten de interactie tussen het

Een ander probleem is dat je bij dit

waterstof vrij. De snelheid bij die reactie

metaaloppervlak en het molecuul

type reactie werkt met een molecuul

dat qua massa in de buurt komt van de oppervlakteatomen, aldus Kroes: “Dat betekent dat het molecuul energie kan overdragen als het met het oppervlak botst. We moeten daarom een methode gebruiken waarin we de krachten die op het molecuul werken, uitrekenen terwijl we de bewegingsvergelijking oplossen. Je moet de krachten dus voor elke tijdstap afzonderlijk uitrekenen.” Cartesius Wat vindt Kroes van Cartesius? “Dat is een beetje een schot voor open doel. Cartesius is met een plek in de top-50 zeker geen slechte machine. Maar elke rekenaar zal zeggen: die machine moet veel groter. Het zou fantastisch zijn als Nederland een Tier-0-machine zou hebben, net als Italië. Dat is wel een groter land, maar aan de andere kant hebben wij een economie die het beter doet.”

11


Snaphots uit een AIMD-traject waarin methaan reageert, d.w.z. uiteenvalt in een CH3 fragment en een H-atoom (de bovenste 8 plaatjes) en een traject waarin het CH4 molecuul wordt terug verstrooid naar de gasfase (onderste 8 plaatjes)

CASE 2 HOE BEREKEN JE DE KANS OP EXTREME ZEESPIEGELSTIJGING?

De zeespiegel stijgt, maar hoeveel en waar is onderwerp van discussie. Het interdisciplinaire eSalsa-team wil voorspellingen doen die meer houvast geven in het bepalen van het risico van extreme stijgingen. Prof. dr. ir. Henk Dijkstra leidt dit samenwerkingsproject: “We zien dat het risico op een extreme zeespiegelstijging in het Noordzeegebied significant toeneemt.”

de zeespiegel heel snel, maar er zijn ook gebieden waar de zeespiegel daalt. Ook rond de Noordzee zien we de statistieken veranderen. Een extreme stijging die voorheen één keer in de vijf jaar voorkwam, komt nu één keer per jaar voor.” Grafische processoren Voor de berekeningen maakt het

Het eSalsa-project is begonnen in juli

en het effect dat ze hebben op de

project gebruik van de nationale

2012 als een samenwerking tussen

zeespiegelstijging.”

supercomputer Cartesius. “Ons

het Netherlands eScience Center, de

12


oceaanmodel is drie of vier keer zo

Vrije Universiteit Amsterdam en de

Regionale verschillen

snel geworden dankzij de grafische

Universiteit Utrecht. Het project onder-

Een belangrijke vraag was of de kans-

processors in Cartesius, de GPU’s,”

zoekt regionale extremen in de zeespie-

verdeling van de extreme zeespiegel

zegt Dijkstra. “We deden eerst

gel, aldus Dijkstra: “Die worden bepaald

stijging verandert. “We kijken naar de

simulaties waarbij één jaar oceaan-

door stromingen in de oceaan die we

return times”, zegt Dijkstra: “wat is de

simulatie ongeveer een dag duurde,

oceaanwervels noemen. Om de struc-

kans dat je in een bepaalde periode

we kunnen nu vier jaar in een dag

tuur van die wervels te berekenen, heb

zo’n extreme stijging tegenkomt? Dat

doen. We willen ongeveer honderd

je hoge resolutie oceaanmodellen

levert wereldwijd grote verschillen op.

jaar doorrekenen, dat kan nu in

nodig. Met die oceaanmodellen kunnen

Zeespiegelstijging is niet homogeen

25 dagen.”

we de veranderingen in de distributie

verdeeld over de aarde. In sommige

Dijkstra is al jaren kind aan huis bij

van die wervels in de oceaan bekijken

gebieden, zoals de Filippijnen, stijgt

SURFsara: “Ik kan daar niets dan lof

over hebben. We krijgen veel support,

den we regelmatig onze eSalsa-mee-

in alle opzichten. Het runnen van de

tings in het Collaboratorium. Het is

modellen levert zo nu en dan problemen

ook een soort symbiose: wij pionieren

op met compilers, met datatransfers,

en experimenteren met nieuwe tech-

met performance: dat wordt altijd snel

nologieën die bij SURFsara ontwikkeld

en keurig opgelost. We maken ook veel

worden en profiteren doordat we

gebruik van datastorage bij SURFsara,

nieuwe resultaten kunnen genereren.”

zo’n simulatie levert al gauw tussen de tien en honderd terabyte aan data op. We krijgen bij SURFsara online storage, zodat we gemakkelijk en snel de data kunnen analyseren. Collaboratorium Voor visualisaties maakt Dijkstra ook gebruik van het Collaboratorium bij SURFsara: “Ik heb hier in Utrecht een Tiled Panel Display van 16 schermen met een 10 Gb/sec lichtpad direct vanaf SURFsara. We hebben een webservice waarin we kunnen aangeven wat we willen visualiseren en dat werkt prima, maar het Collaboratorium bij SURFsara is natuurlijk veel mooier. Daarom hou-

13


Visualisatie van zeestromingen in het eSalsa project

Moesson in Trivandrum (Deelstaat Kerala-India)

CASE 3 COMPUTERMODELLEN TONEN VORMING VAN NIEUWE BLOEDVATEN

Hoe ontwikkelen nieuwe bloedvaten zich? Deze vraag is van groot belang bij wondherstel of bij ziektes zoals kanker. Veel onderzoekers concentreren zich daarbij op mutaties in het DNA, maar het is ook mogelijk om deze vraag op celniveau te beantwoorden. De groep van Prof. dr. Roeland Merks, senior onderzoeker bij het Centrum Wiskunde & Informatica (CWI), werkt daarbij met computermodellen die worden doorgerekend op het Nationaal Rekencluster Lisa.

celtype, de endotheelcel. Maar er zijn twee soorten endotheelcellen: tip-cellen en stalk-cellen. Uit experimenten blijkt dat die tip-cellen een centrale rol spelen bij angiogenese, maar het onderliggende mechanisme is niet precies bekend. We hebben een deel van de cellen in het model een andere kleur gegeven, en vervolgens gaan we van deze cellen het gedrag veranderen. We kunnen

Het onderzoek naar de vorming van

mutaties in het DNA en de signalen die

de tip-cellen zo veranderen dat ze aan

nieuwe bloedvaten heet angiogenese.

cellen afgeven. Wij hanteren een andere

de voorkant van een nieuw bloedvat

Roeland Merks, naast zijn werk voor

invalshoek: wat zijn de eigenschappen

komen te liggen. Een nieuwe zijtak

het CWI ook hoogleraar Multischaal

op celniveau die je moet aanpakken?

van het bloedvat ontstaat doordat

Mathematische Biologie aan de

Daarbij kan het gaan om de vorm van

een stalk-cel de tip-cel als het ware

Universiteit Leiden, geeft een toelich-

de cel, de adhesie tussen cellen of een

naar voren duwt. Dat heeft invloed

ting: “We willen weten hoe cellen in

aspect als contactinhibitie.”

op het netwerk dat tot stand komt.”

bouwen. We zien de vorming van een

Computermodellen

Biomedische werkelijkheid

bloedvat als collectief gedrag van cellen

Merks en zijn medewerkers onderzoe-

De uitkomsten van het model worden

en we willen de regels ontrafelen die

ken de vorming van bloedvaten met

getoetst aan biomedische werkelijkheid,

aan dat gedrag ten grondslag liggen.

computermodellen. “We zijn begonnen

waarbij Merks te rade gaat bij zijn colle-

De meeste onderzoekers concentreren

met een standaardmodel van angio

ga’s bij het AMC: “Die hadden al eerder

zich op de moleculaire schaal, op de

genese. Dat model bevat maar één

gekeken naar de verschillen in genex-

staat zijn om samen een bloedvat te

14


pressie tussen tip-cellen en stalk-cellen. Daarbij bleek dat één van de genen zorgt voor de productie van een stofje dat verantwoordelijk is voor de wederzijds aantrekkingskracht tussen de cellen. Dat stofje komt in de tip-cellen minder tot uitdrukking. We gaan dus heen en weer tussen de simulaties op Lisa en de biomedische werkelijkheid in de laboratoria.” Lisa Voor het doorrekenen en manipuleren van de computermodellen maken Merks en zijn medewerkers gebruik van het Nationaal Rekencluster

Simulatie van angiogenese

Lisa bij SURFsara. “Die samenwerking verloopt heel vloeiend”, zegt Merks. “Onze aio’s en postdocs hebben heel veel rekenwerk kunnen doen en problemen worden altijd snel opgelost. Voorlopig gaan we nog even door met het onderzoek: onze medewerkers zijn nog heel wat computeruurtjes aan het verstoken.”

Simulatie van het bloedvaten netwerk gegenereerd door mechanische Detail simulatie van angiogenese

15


cel-cel communicatie

3

GROOTSCHALIGE DATA STORAGE: VEILIG, VINDBAAR EN TOEGANKELIJK

16


De groei van onderzoeksdata neemt in de laatste jaren snel toe. De technologie groeit mee en grenzen aan de groei zijn voorlopig nog niet in zicht. Maar onderzoekers en instellingen stellen wel steeds meer vragen over het beheer, de veiligheid en de terugvindbaarheid van data. Hier liggen in de komende jaren de grote uitdagingen, en samen met de instellingen werkt SURFsara aan oplossingen op maat. >

De hoeveelheid opgeslagen data bij SURFsara is ook in 2014

SURFsara heeft een datastrategie ontwikkeld die zich richt

weer fors gegroeid. De sterkste groeiers zijn, net als in afge

op de langdurige opslag en ontsluiting van onderzoeksdata.

lopen jaren, de onderzoeksdata van de Large Hadron Collider

Belangrijke aspecten hierin zijn behoud en verbeteren van

(de deeltjesversneller van CERN in Genève) en de astrono

de kwaliteit van datasets en vergroten van de vindbaarheid

mische data van LOFAR: die data groeide met 5,8 petabyte

daarvan. Hiervoor gaat SURFsara een zogenoemde Trusted

naar 16,9 petabyte. Maar ook de data in het Centraal Archief

Digital Repository (TDR) ontwikkelen. Daarnaast ontwikkelt

nam toe met 1,9 petabyte naar 4,8 petabyte. In totaal is bij

SURFsara tools waarmee onderzoekers eenvoudig datasets

SURFsara eind 2014 21,7 petabyte opgeslagen, een groei op

kunnen uploaden of beschikbaar maken in de TDR.

jaarbasis van 55%. Research Data Netherlands Officiële toetreding van SURFsara aan Research Data Netherlands

Aanpassingen van de infrastructuur

Sinds september 2014 maakt SURFsara deel uit van Research

SURFsara past de infrastructuur voortdurend aan om klaar

Data Netherlands (RDNL). RDNL is een samenwerkingsver-

te zijn voor de toenemende stroom aan data. Zo is de trans-

band tussen – tot nu toe – 3TU.Datacentrum en DANS (Data

missiesnelheid sterk verbeterd door de toepassing van een

Archiving and Network Services), dat zich vooral richt op het

nieuw dual SAN-fabric met 16 Gb/sec fiber channel technolo-

duurzaam opslaan en delen van onderzoeksdata. RDNL wil

gie. Daarnaast zijn in 2014 de tape drives vervangen (T10KD

zorgen voor één aanspreekpunt voor de gebruikers van deze

van Oracle). De nieuwe tape drives maken het mogelijk om

data: de organisatie richt zich daarbij op de frontoffices van

per tape cartridge 8,5 terabyte aan data op te slaan. Met de

universiteiten en andere instellingen. Met haar expertise op het

inzet van de nieuwe generatie tape drives is de potentiële

gebied van nationale rekenen datadiensten vult SURFsara de

dataopslagcapaciteit toegenomen tot 170 petabyte: voldoen-

aandachtsgebieden van de beide partners aan: de technische

de ruimte voor groei dus.

wetenschappen bij 3TU en de sociale en geesteswetenschappen bij DANS.

Toegankelijke en veilige data Met de toename van het volume aan opgeslagen data groeien

In de komende periode wordt een gedeelde producten- en

ook de wensen en eisen van gebruikers die de data willen

dienstencatalogus ontwikkeld, zodat de onderzoeker via één

analyseren. SURFsara doet veel onderzoek en ontwikkeling

kanaal zijn diensten kan vinden. RDNL onderzoekt ook de

op dit gebied, onder meer naar schaalbare storage-infra

mogelijkheden van een supportmodel en een gezamenlijke

structuren. Met de komst van cloud storage zijn er nieuwe

trainingsportfolio. De samenwerking heeft ook gevolgen voor

storage architecturen en technologieën ontwikkeld (bij

certificering: zowel DANS als 3TU is een zogenoemde Trusted

voorbeeld CEPH, Riak en XtreemFS). SURFsara onderzoekt

Data Repository. SURFsara is hard op weg om dit keurmerk

deze technologieën op schaalbaarheid, betrouwbaarheid

(Data Seal of Approval) eveneens te verwerven. In 2015

en beschikbaarheid.

vinden de voorbereidingen hiervoor plaats, de uiteindelijke certificering wordt in 2016 verwacht.

17


Europese samenwerking

National Research Data Storage

Ook in Europees verband is veel aandacht voor verbetering

Veel research communities kampen met problemen rond

van het beheer en de toegankelijkheid van data. SURFsara

de storage van de eigen onderzoeksdata. Zij zien de

werkt in dat verband mee aan het Europese project EUDAT.

hoeveelheid (big) data snel groeien en zijn niet voorbereid

EUDAT richt zich op de ontwikkeling van een Collaborative

op de verwerking daarvan. Zij worstelen bovendien met

Data Infrastructure: een data-infrastructuur die het onder

vragen over verbetering van de kwaliteit van datasets en

zoekers gemakkelijker maakt om samen te werken en

over het delen en vindbaar maken van data. SURFsara

onderzoeksdata te beheren en te delen.

zit regelmatig met vertegenwoordigers van instellingen om de tafel om ze te adviseren over kansrijke strategieën

Binnen EUDAT worden verschillende diensten ontwikkeld:

op dit gebied. Sinds 2014 biedt SURFsara ook een speci-

een belangrijke dienst wordt gevormd door de persistent

fieke dienst aan: de National Research Data Storage.

identifiers (PID), een soort ISBN-code voor data. De belangstelling voor en het gebruik van deze PID’s nemen sterk toe.

De National Research Data Storage biedt instellingen een

Eind 2014 waren er 24 instellingen in Nederland aangesloten,

veilige en betrouwbare opslagmogelijkheid voor hun onder-

waaronder het Instituut voor Beeld en Geluid en het KNMI.

zoeksdata. De dienst is vergelijkbaar met het aanbod van

De dienstverlening is bovendien verbeterd door de intro-

Amazon Cloud, maar biedt de instellingen meer veiligheid

ductie van nieuwe hardware, die o.a. meer mogelijkheden

en zekerheid over de opslaglocatie en de wetgeving die van

tot replicatie (en dus meer veiligheid) biedt.

toepassing is. Begin 2015 heeft SURFsara de eerste klanten voor deze dienst kunnen verwelkomen.

Management van onderzoeksdata staat ook centraal in U2CONNECT. In dit samenwerkingsverband kijken (tot nu toe) acht universiteiten, DANS en SURFsara naar de inrichting van Research Data Management en de toepassing van EUDAT-diensten in het universitaire onderzoeksdomein.

18


CASE 4 MEER INZICHT IN AARDBEVINGEN MET BEHULP VAN SEISMISCHE DATA

Het KNMI in De Bilt is bekend van het weer, klimaat en seismologie. Maar het KNMI huisvest ook het Europese datacentrum voor seismologie: ORFEUS, Observatories and Research Facilities for European Seismology. In 2014 heeft KNMI/ORFEUS samengewerkt met SURFsara voor datareplicatie met behulp van de dienst B2SAFE. Daarmee zijn onderzoeksdata eenvoudiger te beheren en toegankelijk te maken binnen Europese, multidisciplinaire research-infrastructuren.

een specifiek programma voor: het European Plate Observing System (EPOS). Dataopslag en –verwerking is een cruciaal onderdeel van dit systeem, aldus Sleeman: “ORFEUS is begonnen als een gecentraliseerd data-archief. Maar vanwege de sterke groei in diversiteit en omvang van data en vanuit lange termijn beheersaspecten is recent gekozen voor een systeem van onderling gekoppelde data-archieven binnen

Aardbevingen associëren we in Neder-

en te organiseren en zowel data als

Europa. Dat gekoppelde systeem noe-

land vooral met de gaswinning in

services bij elkaar te brengen voor de

men we EIDA: het European Integrated

Groningen waar een uitgebreid netwerk

gemeenschappelijke gebruikersgroep.

Data Archive.”

van instrumenten continu de bodem

Eén van de belangrijkste onderdelen

beweging meet. Data van dit netwerk

is het ORFEUS datacentrum, dat we

B2SAFE

wordt continu verzameld en geana-

huisvesten bij het KNMI.”

In 2014 heeft KNMI/ORFEUS samen

lyseerd door het KNMI en opgeslagen

19


met SURFsara binnen het Europese

in het datacentrum van ORFEUS.

EPOS en EIDA

project EUDAT een nieuwe dienst

Dr. Reinoud Sleeman, seismoloog, leidt

Het verzamelen, toegankelijk maken

geïmplementeerd om data veilig te

het ORFEUS datacentrum: “ORFEUS is

en beheren van seismische data is een

repliceren: B2SAFE. Luca Trani, als

een Europese organisatie die al ruim 25

speerpunt binnen de Europese Unie.

onderzoeker verbonden aan KNMI/

jaar bestaat. Het doel ervan is de seis-

Het Europese subsidieprogramma

ORFEUS, legt uit: “We wilden deze

mologie binnen Europa te coördineren

Horizon 2020 omvat daar dan ook

dienst graag toevoegen aan onze

operatie om te zien wat het voor onze onderzoeksgemeenschap kan betekenen. We hebben daartoe het volledige ORFEUS-archief (ongeveer 30 terabyte) gerepliceerd naar de database van SURFsara. Maar die replicatie omvat meer dan een kopie: de dataset wordt tegelijkertijd voorzien van Persistent Identifiers (PID’s). Het gebruik van PID’s zal o.a. de beschikbaarheid van data op lange termijn verbeteren.” Rekenfaciliteiten Zowel Sleeman als Trani is positief over de samenwerking: “Alles is soepel verlopen. We zijn nu onderdeel van het gebruikersproject rond B2SAFE. We willen op deze basis verder werken en nagaan of we nieuwe diensten kunnen toevoegen. We zijn in het bijzonder geïnteresseerd in diensten om de data verder te ontsluiten. Maar we kijken ook naar de mogelijkheid om gebruik te maken van de reken-faciliteiten bij SURFsara. Het feit dat de gerepliceerde dataset zich heel dicht bij die faciliteiten bevindt, is een groot voordeel voor onze gebruikersgemeenschap.”

20


Seismologische observatie stations in Europa en nabije omgeving

4

KENNIS IN BEELD: VISUALISATIE EN ONDERZOEK

21


Visualisatie helpt onderzoekers te communiceren over data en om verbanden tussen data inzichtelijk te maken. SURFsara biedt daar verschillende faciliteiten voor aan. In het Collaboratorium kunnen onderzoekers samenwerken met behulp van beelden in een zeer hoge resolutie, of juist een combinatie maken van verschillende beelden. Onderzoekers die data op de eigen desktop willen visualiseren, kunnen gebruik maken van Remote Visualisation. >

Sinds 2012 is het Collaboratorium in gebruik. In deze ruimte

van ELvis, waarbij de te visualiseren data in het datacenter

kunnen onderzoekers met behulp van krachtige computer

van SURFsara staat. Op dit moment moeten ze voor het

systemen visualisaties opbouwen op schermen met een

gebruik nog software installeren, maar in de nabije toekomst

totale grootte van 5 x 1,5 meter en een zeer hoge resolutie

wil SURFsara toegang en gebruik via een webbrowser

van 7.680 x 2.160 pixels (16.6 megapixel). De infrastructuur

mogelijk maken.

hiervoor heeft in 2014 een upgrade ondergaan. Aan de achterkant is de performance van de servers verbeterd, aan de

Open dag

voorkant is de toegankelijkheid vergroot. Gebruikers kunnen

Op 4 oktober 2014 was de jaarlijkse Open Dag op Amsterdam

nu eenvoudig via een tablet toegang tot de systemen krijgen.

Science Park, waarbij het Collaboratorium was opengesteld voor het publiek. Op het Collaboratorium-scherm wisselden

Het gebruik neemt geleidelijk toe, de bezetting van het

kosmologisch onderzoek, biomedische simulaties, onderzoek

Collaboratorium zit nu rond de 65%. De ruimte wordt

met behulp van big data en simulaties van sociale en crimine-

vooral gebruikt voor projectvergaderingen met visualisatie-

le netwerken elkaar af. De Open Dag op het Science Park

toepassing, voor video-conferencing, werkoverleg, demon-

is een samenwerking van AMOLF, AUC, CWI, Netherlands

straties en trainingen. Voor onderzoekers is de afstand soms

eScience Center, Nikhef, SURFsara en UvA-FNWI.

nog een probleem. SURFsara ziet wel een mogelijke groei in

Visualisatie toepassingen in het Collaboratorium

de totstandkoming van meerdere collaboratoria in Nederland,

Tijdens de Open Dag is bovendien een mobiele 4K-opstelling

bijvoorbeeld bij universiteiten, en de koppeling daartussen.

gedemonstreerd, waarop visualisaties getoond werden in

Zo is er aan de Rijksuniversiteit Groningen een 3D-theater

een zeer hoge resolutie (Ultra HD, ook wel 4K genoemd).

waarmee zo’n koppeling tot stand gebracht zou kunnen

SURFsara stelt deze opstelling ook ter beschikking aan

worden. Op het programma staat een onderzoek naar soft-

onderzoekers die de opstelling willen testen of ermee

ware om samenwerken op afstand eenvoudiger te maken.

willen werken. De combinatie van Remote Visualisation en 4K brengt weer nieuwe visualisatiemogelijkheden binnen

ELvis

het bereik van de onderzoekers.

Afstand speelt geen rol bij de andere visualisatiedienst die

22


SURFsara aanbiedt: Remote Visualisation. Begin 2014 is het

Onderzoeksprojecten

cluster voor visualisatie op afstand vernieuwd: dat heet nu

De adviseurs van SURFsara ondersteunen regelmatig onder-

het ELvis-cluster. ELvis staat voor Extra Large Visualisation,

zoekers die gebruik willen maken van visualisatie. Zo is

en dat geeft al aan dat het cluster grootschalige visualisaties

SURFsara betrokken bij een project van de Vrije Universiteit

aankan. Verschillende universiteiten, onder andere die van

Amsterdam om complexe genetische datasets inzichtelijk te

Amsterdam (UvA), Twente en Delft maken daar gebruik van.

maken. In 2014 lag de nadruk vooral op de ontwikkeling van

Gebruikers kunnen vanaf hun eigen desktop gebruik maken

de juiste tools, de eerste resultaten worden in 2015 verwacht.

Een ander interessant onderzoeksproject is FutureBase, dat gericht is op strategische voorspellingen op basis van verschillende databronnen (van small data tot big data). Naast SURFsara nemen The Hague Centre for Strategic Studies (HCSS), de Universiteit Leiden, AGT International en de Koninklijke Bibliotheek deel aan dit project. Rondom twee veiligheidsgerelateerde thema’s worden verschillende datasets verzameld, geanalyseerd en gevisualiseerd. De volgende fase gaat zich richten op de inhoudelijke analyse. Daarnaast wordt er ook binnen Europese projecten aan visualisatie gewerkt, zoals binnen Fortissimo op het gebied van Remote Visualisation op het Cartesius Accelarator Island.

Wereldwijde oceaanstromingen en invloed op het klimaat https://www.youtube.com/watch?v=dSUImcuK-Ps

23


CASE 5 VISUALISATIE ALS BRUG BIJ GENETISCH ONDERZOEK

Genetisch onderzoek is een onderzoeksveld waarbij verschillende disciplines betrokken zijn: biologen, medici, genetici, neurowetenschappers en psychologen. Bovendien komen er steeds meer (big) data beschikbaar, die vaak lastig te interpreteren zijn. Dr. Niels Cornelisse, Assistant Professor aan het Center for Neurogenomics and Cognitive Research (CNCR) bij het VUmc, wil de verschillende disciplines beter met elkaar laten praten aan de hand van visualisaties.

Als je weet hoe dat werkt, krijg je meer inzicht in de verschillende pathways (biologische processen in de hersenen). Inzicht in genetische netwerken is ook van belang voor het begrijpen van ziektes. Veel ziektes hebben een genetische oorsprong. Maar de oude gedachten dat je voor elke ziekte een bepaald gen hebt, gaat niet op, zeker niet bij hersenziektes. Bij sommige ziektes zijn heel veel genen betrokken, die allemaal

24


Niels Cornelisse leidt een onderzoeks-

Genetische netwerken

groep op het gebied van Synaptic

Op dit moment is de onderzoeksgroep

Computation: “We richten ons vooral

van Cornelisse bezig met een methode

Statische analyse

op de synapsen, de contactpunten

om meer grip te krijgen op complexe

Om na te gaan welke genen een rol

tussen neuronen. Daar heeft de infor-

genetische netwerken. “We zijn geïn-

spelen bij bepaalde processen, moeten

matieoverdracht tussen neuronen

teresseerd in de moleculaire mechanis-

onderzoekers gebruik maken van sta-

plaats door middel van signaalstoffen,

men die een rol spelen bij signaal-

tistische methodes. Daarbij richt het

de neurotransmitters. Wij onderzoeken

overdracht tussen neuronen”, legt

onderzoek zich niet meer op individuele

de mechanismen die daarbij een rol

Cornelisse uit. “Die moleculen worden

genen, maar op clusters van genen,

spelen. Als die niet goed functioneren,

gecodeerd door genen. Er zijn zo’n

aldus Cornelisse: “Daar heb je er veel

kan dat leiden tot ziektes.”

2.000 eiwitten die in de synapsen tot

minder van en dat maakt de statistische

expressie komen. Het idee is dat die

tools veel krachtiger. Daartoe zetten we

eiwitten samenwerken in netwerken.

grote hoeveelheden genetische data op

een beetje zijn aangetast.”

één platform zodat we vragen waarover we nadenken, kunnen visualiseren. We kijken dan naar P-waardes, die aangeven hoe significant het is dat een bepaald gen is aangetast bij patiënten met een bepaalde ziekte. Hoe lager de P-waarde, hoe hoger de kans dat er een verband is. Voor de pre-processing maken we gebruik van het Genetic Cluster, onderdeel van het Nationale Rekencluster Lisa.” Brug tussen onderzoeksvelden Visualisaties helpen onderzoekers met verschillende achtergronden om te communiceren over bijvoorbeeld genetische oorzaken van ziektes. “Het werkt heel intuïtief”, zegt Cornelisse. “Je ziet bijvoorbeeld een bepaald cluster rood kleuren. Wij gaan dan verder onderzoeken welke genen daarin zitten en wat daarmee aan de hand is. Met deze visualisatie willen we een brug slaan tussen de biologen, die veel informatie hebben over de genen, en de psychologen en genetici die veel informatie hebben over de patiënten en hun genenprofiel. Die visualisatie helpt mensen uit verschillende disciplines om met elkaar te praten.”

25


5

DE SPELD IN DE HOOIBERG VAN BIG DATA

26


Big data is overal. Steeds meer wetenschappers willen onderzoek doen op basis van zeer omvangrijke dataverzamelingen. Voorbeelden zijn onderzoek naar tweets, onderzoek in webcrawls en DNA-analyses van grote aantallen proefpersonen. SURFsara biedt onderzoekers verschillende onderzoeksinfrastructuren aan: HPC Cloud, Hadoop en grid. In 2014 is veel energie gestopt in innovatie en uitbreiding van deze infrastructuren. Zo kunnen wetenschappers gericht op zoek naar de speld in de hooiberg van Big Data. >

HPC Cloud breidt uit

om zeer grote bestanden met tekst te analyseren, bijvoor-

Sinds 2012 kunnen onderzoekers gebruik maken van de HPC

beeld voor de analyse van tweets.

Cloud. HPC Cloud biedt onderzoekers een laagdrempelige toegang tot hoogwaardige rekenkracht. Met deze dienst

Norvig Web Data Science Award

kan een onderzoeker zijn programma eenvoudig kopiëren

In 2014 organiseerde SURFsara samen met Common Crawl

naar de HPC Cloud en het dan tien, twintig of honderd keer

voor de tweede keer de ‘Norvig Web Data Science Award’.

opschalen. De combinatie van flexibiliteit en schaalbaarheid

Deze wedstrijd laat studenten en wetenschappers ervaren

maakt HPC Cloud een populaire dienst, zo populair dat de

hoe het is te werken met grote datasets. Common Crawl

infrastructuur in 2014 tegen zijn grenzen aanliep.

stelt hiervoor een zogenoemde webcrawl van 2,8 miljard internetpagina’s beschikbaar. SURFsara stelt de onder-

In 2015 is een aantal uitbreidingen gepland, waardoor de

zoekers het Hadoop-cluster ter beschikking. De inzendingen

performance significant zal toenemen. Gepland is onder

werden beoordeeld door een internationale jury onder

meer de vervanging van spinning disk door snelle SSD’s

leiding van Peter Norvig, directeur Research bij Google.

(Solid State Disks): dit zorgt voor een grote verbetering van de I/O-performance. Daarnaast voegt SURFsara een zestal

De award is gewonnen door drie studenten van de master

nodes toe met GPU’s; ook de software wordt aangepast.

opleiding Computer Science aan de TU Delft: Feng Wang,

Hierdoor zal zowel het laden van de virtuele machines als

Hong Huang en Vincent Gong. In hun onderzoek hebben

de toegang tot de data versneld worden. Inmiddels maken

ze zich gericht op alle afbeeldingen in de webcrawl. De prijs

meer dan 200 onderzoekers gebruik van HPC Cloud, waar

is op 28 november uitgereikt bij SURFsara.

onder wetenschappers van de Universiteit van Amsterdam en van UNESCO IHE (wateronderzoek) in Delft.

Grid Ook de grid-infrastructuur wordt gebruikt voor data-analyse.

27


Yet Another Resource Negotiater

De hardware is in 2014 flink uitgebreid met 2.400 cores.

Het Hadoop-cluster is specifiek ontwikkeld voor de analyse

Een van de projecten die op het grid draait is het eEcology

van big data. Dit cluster is in de loop der jaren uitgebreid

project van het Netherlands eScience Center, onder aan-

en er is een ecosysteem van applicaties en tools omheen

sturing van professor Willem Bouten. Het grid wordt ook

ontstaan. In 2014 is SURFsara overgegaan op Hadoop 2.0

gebruikt door het ALS Centrum Nederland voor een zeer

met de benaming YARN: Yet Another Resource Negotiator.

omvangrijk genetisch onderzoek. In het zogenoemde

Daarmee is het cluster nu geschikt voor meerdere frame-

MinE-project wil de stichting een poging doen de genetische

works, zoals SPARK, dat real time data-analyse mogelijk

basis van de ziekte ALS te achterhalen. Hiertoe wil men het

maakt. Het nieuwe cluster zorgt voor een betere onder-

DNA van 15.000 ALS-patiënten analyseren en vergelijken

steuning van een aantal applicaties, zoals Elasticsearch en

met het DNA van 7.500 controlepersonen. Voor meer

HBase. Deze toepassingen maken het onder meer mogelijk

informatie, zie http://www.projectmine.com/nl/.

Sinds 2011 is het European Grid Initiative gehuisvest in het kantoorgebouw van SURF Science Park. EGI is een alliantie van 34 Europese landen en twee grote onderzoeksinstituten met als doel de samenwerking tussen de Europese grid-infrastructuren te coördineren. De focus binnen EGI is geleidelijk aan het verschuiven van technologie naar gebruikersgemeenschappen. De big data revolutie Big Data draagt een grote belofte in zich voor bedrijven en (wetenschappelijke) instellingen, maar het gebruik ervan valt in de praktijk tot nu toe tegen. Dat blijkt uit de publicatie ‘De Revolutie van Big Data: een verkenning van de ingrijpende gevolgen’ van Anwar Osseyran, directeur van SURFsara, in samenwerking met internetondernemer Willem Vemeend. De auteurs zien vooral grote mogelijkheden in de medische sector, waar big data-analyses sneller en beter inzicht kunnen opleveren in de effecten van geneeskundige behandelingen en de ontwikkeling van medicijnen. Op het terrein van het milieu en energiebeleid leidt de inzet van big data tot minder energiegebruik en een lagere CO2uitstoot. Osseyran en Vermeend constateren dat het gebruik van big data in Nederland nog in de kinderschoenen staat. Dat komt onder meer door een groot tekort aan big dataspecialisten. Maar de beide auteurs zien voldoende kennis in Nederland om een internationaal gezaghebbende big data-sector op te bouwen. Daarvoor moeten de Nederlandse onderwijs-instellingen zo snel mogelijk onderwijsprogramma’s op het gebied van big data ontwikkelen.

28


CASE 6 NEWSREADER: EEN MILJOEN ARTIKELEN PER DAG

Grote hoeveelheden nieuwsberichten automatisch terugbrengen tot de essentie: dat is de missie van NewsReader. NewsReader is een Europees project dat wordt uitgevoerd door een consortium van zes partijen onder leiding van de Vrije Universiteit Amsterdam. Projectcoördinator prof. dr. Piek Vossen: “Veel berichten gaan over dezelfde achterliggende feiten. Een automatische analyse kan die feiten in kaart brengen, maar ook de verschillen tussen de bronnen.”

the News kijken we hoe we die tech nologie optimaal kunnen laten draaien in een productieomgeving,” zegt Vossen. “Uitgangspunt is dat we in die omgeving zo veel mogelijk nieuws in één dag verwerken, zodat we weer klaar zijn voor de volgende dag.” Pipeline In 2013 is een pipeline ontwikkeld voor Newsreader waarbij elk nieuwsartikel

Het project NewsReader is begin 2013

elkaar aanvullen of van mening verschil-

vijftien verschillende programma’s

van start gegaan. In dit project wordt

len. En dat kan ook over een bepaalde

doorloopt. Daarbij gaat het deels om

de technologie ontwikkeld om nieuws-

periode, je kunt dan zien hoe de infor-

bestaande software, deels om proto

berichten automatisch te laten lezen,

matie van vandaag zich verhoudt tot

types die binnen verschillende univer

aldus Vossen: “De computer haalt eruit

die van vorige week.”

siteiten zijn ontwikkeld. Vossen: “We

wat er gebeurd is, wie erbij betrokken

29


hebben uitgezocht hoe snel dat werkt,

is, waar en wanneer. Elke werkdag

Can we Handle the News?

waar de problemen zitten en of we die

komen er ongeveer een miljoen artike-

NewsReader wordt aangevuld met een

programma’s ook parallel kunnen draai-

len bij uit zo’n 30.000 verschillende

tweede project, Can we Handle the

en. Dat hebben we gedaan op verschil-

bronnen. Veel van die berichten gaan

News, dat in 2014 in de prijzen viel bij

lende hardware-platforms, zowel High

over dezelfde feiten; een automatische

de jaarlijkse Enlighten Your Research-

Performance Computing als Hadoop.

analyse kan die feiten in kaart brengen,

wedstrijd. “In NewsReader staat de

In 2014 zijn we zover gekomen dat we

maar geeft ook aan waar de bronnen

technologie centraal, in Can we Handle

1,3 miljoen artikelen in een paar weken

kunnen verwerken. Ter vergelijking:

systeem te bouwen dat in staat is om

als we een miljoen artikelen willen

data op te leveren die aantoonbaar

verwerken op een standaard server

nuttig is voor de doelgroep. Een mo-

van de Vrije Universiteit, zouden we

gelijke toepassing is bedrijfsinformatie

daar vijf jaar over doen.”

bij overnames; denk aan afdelingen van banken en accountantskantoren

Hadoop

die zich richten op fusies en overnames.

De experts van SURFsara hebben actief

“Zij kunnen dan analyseren wat voor

meegewerkt om ervoor te zorgen dat

soort bedrijf het is, wie erachter zitten

de software kon worden omgezet naar

en wie erbij betrokken zijn,” zegt Vossen.

Hadoop. “Ze hebben ons fantastisch

“Wij moeten aantonen dat we rijke en

geholpen,” vertelt Vossen. “Toen al onze

kwalitatief hoogwaardige data kunnen

software moest worden omgezet naar

opleveren.”

Hadoop had ik er in eerste instantie een hard hoofd in. Maar dat hebben de mensen van SURFsara redelijk gemakkelijk van ons overgenomen, ze hadden snel door hoe alles in elkaar zit. Ik ben onder de indruk van de snelheidswinst die dat heeft opgeleverd.” Bedrijfsovernames Het uiteindelijke doel is om binnen

De Synerscoop tool geeft de relatie weer tussen personen en hun functie bij IT

NewsReader een zo goed mogelijk

bedrijven. De relaties zijn gelegd op basis van documenten of gebeurtenissen.

30


CASE 7 PUZZELEN MET PLANTGENOMEN

Hoe breng je een genoom in kaart van een plant waarvan je geen referentie hebt? Die puzzel probeert men op te lossen bij Plant Research International aan de Wageningen University & Research Centre. Kennis van het genoom kan onder meer helpen om planten resistent te maken tegen ziektekiemen. De benodigde berekeningen doen een groot beroep op het werkgeheugen, maar het Hadoopcluster maakt een alternatieve manier van rekenen mogelijk.

zoekers over verschillende platforms die ze kunnen inzetten. Warris: “De meer traditionele methoden leveren veel data van kleine stukjes DNA op, maar hoe kleiner de stukjes, hoe ingewikkelder de puzzel. We zijn dus op zoek naar sequencing-technieken die op grotere schaal het genoom in kaart kunnen brengen; zo werken we nu met optical mapping.” Die grotere eenheden zijn ook belangrijk omdat rekenen aan

Sven Warris is als post-doc researcher

strueren. We zijn nu bijvoorbeeld bezig

een plantengenoom veel complexer is

werkzaam bij Plant Research Interna-

met meloen en ui. We kijken niet alleen

dan rekenen aan het humane genoom,

tional. Een van de onderwerpen waar-

naar de plantgenomen, maar ook naar

aldus Warris: “In het menselijke genoom

mee hij zich bezighoudt is het bouwen

de genomen van ziekteverwekkers en

heb je twee kopieën van het chromo-

van nieuwe genomen, waarbij de nadruk

-bestrijders: bacteriën, schimmels,

soom, bij planten heb je soms wel acht

ligt op genomen van landbouwgewas-

insecten.”

kopieën die behoorlijk van elkaar ver-

sen. “Van sommige planten, zoals aard-

31


schillen.”

appel en tomaat, is het genoom aardig

Sequencing

bekend”, zegt Warris. “Maar van andere

Het DNA wordt in kaart gebracht met

Hadoop

planten weten we weinig tot niets, we

behulp van sequencing. Daarbij wordt

Voor de berekeningen maakt Warris

moeten dan eigenlijk vanaf nul begin-

het DNA verdeeld in stukjes, die

gebruik van het Hadoop-cluster bij

nen. Dat noemen we de novo assembly,

vervolgens ‘gelezen’ kunnen worden.

SURFsara. “Een van de problemen

waarbij we het genoom volledig recon-

In Wageningen beschikken de onder-

met de novo assembly is de hoeveel-

heid werkgeheugen die je nodig hebt”,

voor analyse van de langere eenheden

zegt Warris. “Wij gebruiken een compu-

die nodig zijn bij de novo assembly

ter met een werkgeheugen van twee

moet de software worden aangepast.

terabyte, maar daarmee lopen we wel

Daar zit nog veel ontwikkelwerk in.

tegen onze grenzen aan. Bovendien gaat het om zeer dure hardware. Met

Samenwerking

Hadoop werken we op een andere

Bij zijn onderzoek heeft Warris nauw

manier, we maken daarbij gebruik van

samengewerkt met SURFsara: “Dat

gedistribueerd geheugen dat heel snel

verloopt goed. Ik merk dat ze steeds

benaderd kan worden. Het netto effect

toegankelijker worden voor onderzoe-

is dat je veel meer relatief goedkope

kers die andere rekentaken vragen dan

rekencapaciteit tot je beschikking hebt.

ze bijvoorbeeld bij natuurkunde en

Maar daarvoor moet de software wel

astronomie zijn gewend. We hebben

worden aangepast. We hebben in de

binnen de bio-informatica veel kort-

eerste plaats gekeken of Hadoop een

lopende projecten en daar is SURFsara

toegevoegde waarde biedt voor het

nu goed op ingespeeld. Hun consultants

soort problemen waarmee wij te maken

denken met je mee en geven je alle

hebben.”

ruimte om te experimenteren.”

In de afgelopen periode is gebleken dat de bestaande software vooral geschikt is voor de analyse van relatief kleine eenheden DNA (voor de kenners: de HiSeq- en MiSeq-platforms). Maar

32


6

SAMENWERKING VERLEGT GRENZEN

33


Samenwerken met onderzoekers is de core business van SURFsara. Bij alle diensten die SURFsara aanbiedt, staat het nut voor de onderzoeker centraal. Vandaar dat SURFsara steeds vaker de samenwerking zoekt met onderzoekgemeenschappen om samen diensten te ontwikkelen zoals SURFdrive. Met een aantal gemeenschappen is de samenwerking bijzonder hecht, wat tot uiting komt in het aanstellen van een community manager, die fungeert als liaison tussen SURFsara en de onderzoekers. In 2014 zijn er twee communitymanagers van start gegaan: voor de Topsectoren en voor de Life Sciences. >

Life sciences

de infrastructuur krijgt die samenwerking vorm binnen

De onderzoekers op het gebied van life sciences en e-Bio-

ELIXER-NL (met de slogan ‘data for life’). Begin 2014

informatica vormen een hechte gemeenschap, waarmee

heeft staatssecretaris Sander Dekker (OCW) het verdrag

SURFsara nauwe contacten onderhoudt. Binnen de life

geratificeerd dat de samenwerking binnen ELIXER regelt.

sciences wordt gebruik gemaakt van vrijwel alle infrastructu-

Afgesproken is dat SURFsara een zogenoemde ‘node’ binnen

rele diensten die SURFsara aanbiedt, zoals High Performance

ELIXER gaat worden. Die ‘node’ wordt bijgebouwd bij de

Computing, grid, clouddiensten en Hadoop. Een groot deel

bestaande infrastructuur en biedt toegang tot meerdere

van de gebruikers heeft bovendien toegang tot het life scien-

diensten. Ook hierbij werkt SURFsara nauw samen met DTL.

ces grid, dat is toegesneden op de behoeften van de sector. Community cloud SURFsara houdt elk jaar een workshop over e-infrastructuur

Bij de SURF-doelgroep – universiteiten, hogescholen, mbo,

voor de life sciences. Ook in 2014 is deze workshop weer

academisch medisch centra – is veel vraag naar clouddien-

gehouden. Zo’n 70 belangstellenden woonden de sessies

sten. De SURF-werkmaatschappijen spelen daar op in met

bij over onder meer de nationale e-infrastructuur en de

communitycloud, public cloud of een combinatie hiervan

roadmap voor de ontwikkeling daarvan. Bij deze workshop

(mix & match-diensten). Zo kunnen we commerciële leve-

werkt SURFsara samen met het Dutch Tech Centre for Life

ranciers vragen om onder onze regie hun diensten binnen

Sciences (DTL). SURF is founding partner van dit centrum.

de SURF-communitycloud aan te bieden. Instellingen kunnen ook zelf een eigen oplossing beschikbaar stellen.

Academische ziekenhuizen Naast DTL is de Nederlandse Federatie van Universitair

Eind 2014 zijn verschillende communitycloudprojecten van

Medische Centra (NFU) een belangrijke samenwerkings

start gegaan. Samen met UMC’s onderzoekt SURF de moge-

partner van SURFsara. NFU vertegenwoordigt de acht

lijkheden van exchange in the cloud. Met de universiteiten

samenwerkende universitair medische centra in Nederland.

onderzoeken we of het mogelijk is gezamenlijk een web-

Deze federatie heeft het op zich genomen de onderzoeks-

service portfolio neer te zetten en met de hogescholen kijken

infrastructuur te harmoniseren en daarbij in kaart te brengen

we of we een gezamenlijke IAAS-dienst kunnen lanceren.

wat de medische centra gezamenlijk kunnen doen. Eén van de zaken waarop SURFsara zich richt, is de ontwikkeling van

Mede naar aanleiding van deze vraag hebben de SURF-werk-

een community cloud: een clouddienst die aansluit op de

maatschappijen een nieuwe community cloud-strategie opge-

wensen en behoeften van de academische medische centra.

steld. Samenwerking staat centraal in deze strategie. Daarom streven SURFsara en de andere werkmaatschappijen ernaar

34


ELIXIR

om instellingen met vergelijkbare wensen en eisen samen te

De onderzoekgemeenschap op het gebied van de life scien-

brengen. Deze activiteiten kunnen uitgroeien tot een sector-

ces werkt ook samen in Europees verband. Als het gaat om

cloud voor de community Onderzoek en Onderwijs.

SURFDRIVE SURFdrive is de persoonlijke cloudopslagdienst die SURFsara (samen met SURFnet) aanbiedt aan universiteiten en hogescholen. Op 1 mei is deze nieuwe dienst live gegaan. SURFdrive is een veilig

ALTIJD EN OVERAL TOEGANG TOT JE BESTANDEN

alternatief voor publieke clouddiensten zoals Dropbox, OneDrive, Google Cloud en iCloud. De functionele specificaties en de eisen op het gebied van veiligheid en compliance zijn samen met de hogeronderwijssector opgesteld. In de zomer van 2014 waren al tien universiteiten gekoppeld; eind 2014 benutten ruim 4.000 gebruikers de mogelijkheden van SURFdrive. Inmiddels hebben vrijwel alle universiteiten aangegeven mee te willen doen. Elke instelling vaardigt een ambassadeur af die aanvullende wensen van de eigen instelling in kaart brengt. Tijdens ambassadeursmeetings worden de ervaringen van gebruikers besproken, evenals de gewenste ontwikkeling van deze dienst. Hierdoor wordt SURFdrive sterk ervaren als een dienst van en voor de hogeronderwijsinstellingen.

SURFdrive is een initiatief van SURF en alle Nederlandse universiteiten.

SURFdrive, alleen delen met wie je wilt delen SURF0041 Flyer.indd 2

35


12-12-14 15:09

CASE 8 ONDERZOEK NAAR EIWITTEN MET GRID-COMPUTING

Het Europese WeNMR-project (www.wenmr.eu) richt zich op onderzoek naar de structuur en eigenschappen van eiwitten. De onderzoekers op dit terrein maken gebruik van Grid-computing, dat hen toegang geeft tot grootschalige rekencapaciteit. Coördinator van WeNMR is Prof. dr. Alexandre Bonvin, hoogleraar Computational Structural Biology aan de Universiteit Utrecht: “We bieden de gebruikers toegang tot Grid met een webserver die de complexiteit aan het oog onttrekt.”

ontwikkeld, waaronder de HADDOCK server, die de complexiteit voor de eindgebruiker aan het oog onttrekt. De gebruiker ziet alleen de interface van de webserver, waarin hij zijn data kan uploaden. Aan de achterkant worden dan allerlei berekeningen op het grid uitgevoerd.” Intermediair WeNMR fungeert als intermediair tussen

WeNMR staat voor Worldwide e-Infra-

Webserver

de eindgebruikers (de onderzoekers),

structure for NMR and Structural Bio-

Officieel is het WeNMR-project

en de grid-infrastructuur, stelt Bonvin:

logy. NMR (Nuclear Magnetic Reso-

afgerond, de EU-funding is vorig jaar

“We hebben zo’n 5.000 gebruikers

nance) is een van de methoden om de

beëindigd. Maar inmiddels is er een

wereldwijd die gebruik maken van onze

structuur van eiwitten te bepalen, aldus

omvangrijke virtual community van

webserver. We hebben op het moment

Bonvin: “We kunnen daarmee onder

onderzoekers ontstaan, die gebruik

in theorie de beschikking over zo’n

andere afstanden tussen atomen meten

maakt van een gezamenlijke infra

100.000 CPU cores, maar wij gebruiken

en dat vertalen we in een 3D-model.

structuur met behulp van Grid-

er maar een paar duizend tegelijk. Onze

Maar we gebruiken ook andere soorten

computing. Bonvin: “Wij hebben

jobs worden op 41 verschillende locaties

data, bijvoorbeeld over de interacties

ons gericht op eenvoudige toegang

in de wereld uitgevoerd, zo’n 60 tot 70%

tussen moleculen.”

tot Grid-computing voor onze eind

daarvan in Nederland (onder andere bij

gebruikers. In Utrecht hebben we

SURFsara).”

voor WeNMR meerdere webservers

36


Samenwerking Onze groep bij de Universiteit Utrecht heeft ook een cluster dat deel uitmaakt van de Nederlandse grid-infrastructuur. “Tot voor kort was het cluster in eigen beheer, maar sinds een paar weken staat er een cluster dat door SURFsara is geïnstalleerd”, zegt Bonvin. “Die hoeven we niet meer te beheren, dat is een groot pluspunt. Wij kunnen ons nu concentreren op de software en de wetenschap, we hoeven ons geen zorgen meer te maken over de hardware.” Bonvin is tot slot goed te spreken over de samenwerking met SURFsara: “Dat is altijd heel gemakkelijk geweest. In het verleden heb ik veel contact gehad in het kader van BiG Grid, daarop heb ik vanaf het begin rekencapaciteit gekregen voor het WeNMRproject (en ook de voorganger eNMR). Ik heb toen een aanvraag ingediend voor ondersteuning, maar de laatste jaren gaat dat eigenlijk automatisch omdat wij een grote community zijn. De ondersteuning vanuit SURFsara is altijd goed geregeld en de lijnen zijn kort.”

37


7

TOPSECTOREN: LAAGDREMPELIGE TOEGANG TOT HPC VOOR BEDRIJVEN

38


Topsectoren zijn groeisectoren voor de Nederlandse economie waarin innovatie onontbeerlijk is. Het Nederlandse topsectorenbeleid is erop gericht om bedrijven in dergelijke segmenten te ondersteunen, ook op ICT-gebied. SURFsara streeft ernaar hoogwaardige ICT-voorzieningen op een laagdrempelige manier te ontsluiten. Workshops, netwerken en pilots vergroten de toegankelijkheid. >

De inzet van High Performance Computing (HPC) stelt

HPC-exchange

Nederlandse bedrijven in staat om de time-to-market te

Bedrijven die gebruik willen maken van de mogelijkheden

verkorten. Modelvorming, simulatie en big data-analyse

van HPC weten vaak niet waar ze moeten beginnen. Dat is

dragen bij aan snellere en effectievere productontwikkeling.

het uitgangspunt van een nieuw project bij SURFsara met de

SURFsara ondersteunt deze ontwikkeling met een private

naam HPC-exchange. De HPC-exchange moet een centraal

sector programma, dat mkb, industrie en HPC bijeen brengt

punt worden voor kennisinstellingen en bedrijven die gebruik

in workshops en pilots. De spil in dit web wordt gevormd

willen maken van HPC: een kennis-hub waar ook diensten

door de communitymanager, die SURFsara specifiek voor

afgenomen kunnen worden. In 2014 zijn de mogelijkheden in

het private sector programma heeft aangesteld.

kaart gebracht. Daarbij is onder meer gekeken naar de wijze waarop SURFsara de dienstverlening kan aanbieden, bijvoor-

ICT-doorbraakprojecten

beeld via de HPC Cloud of als SaaS. Daarnaast wil SURFsara

Het kabinet heeft in het regeerakkoord afgesproken dat

de HPC-exchange gebruiken om de relaties met topsectoren

er publiek-private doorbraakprojecten met ICT komen.

als Water, Energie en Agrofood te versterken.

Het ministerie van Economische Zaken stelt middelen beschikbaar om de samenwerking tussen overheid, bedrijfs

Fortissimo

leven en onderzoeks- en kennisinstellingen op dit gebied

Ook in Europees verband is er veel aandacht voor de

te versterken. De projecten zijn gestart in 2013 en worden

mogelijkheden die HPC biedt om de concurrentiekracht van

afgerond door de oplossingen of resultaten te delen met

het bedrijfsleven te vergroten. In dat kader werkt SURFsara

overheden, bedrijven of instellingen. SURFsara draait als

mee aan het Europese project Fortissimo. Dat is een project

partner mee in twee van deze ICT-doorbraakprojecten:

waarin HPC-aanbieders samen met mkb-partners uit de

een project dat zich richt op het mkb en een project met

Europese maakindustrie gebruik maken van HPC. De eerste

als thema big data. Daarnaast heeft SURFsara deelgenomen

serie experimenten is afgerond, in 2015 beginnen we een

aan het jaarcongres Platform voor Informatiesamenleving

nieuwe serie met twee Nederlandse partners: Deltares en

(ECP).

de start-up Electric Ant lab. In dit kader heeft SURFsara deelgenomen aan het eerste Fortissimo Forum in Milaan.

Het mkb-programma heeft in 2014 een landelijke en een

Tijdens dit forum presenteren verschillende partijen de

aantal regionale bijeenkomsten georganiseerd in onder

oplossingen die tijdens de eerste serie experimenten zijn

meer Groningen, Arnhem, Eindhoven, Amsterdam en

ontwikkeld.

Den Haag. Tijdens de bijeenkomst konden de deelnemers

ontdekken wat rekenkracht voor hun bedrijf kan betekenen. Daarbij is onder andere ingegaan op de mogelijkheden van 3D-printing, HPC en big data. Juist voor het mkb leiden innovaties tot nieuwe kansen. 39


CASE 9 BEREKENING VAN SNEEUWVERPLAATSING EN –OPHOPING VOOR EFFICIËNTERE DAKCONSTRUCTIES

In Nederland is sneeuw geen punt, maar in Canada en Scandinavië kunnen sneeuwverplaatsing door de wind en sneeuwophoping ernstige schade toebrengen aan daken en gebouwen. Binkz is een Canadees bedrijf dat gespecialiseerd is in Computational Fluid Dynamics (CFD)-consulting. Eén van de diensten die Binkz aanbiedt, is een applicatie waarmee je sneeuwverplaatsing en –transport kunt berekenen. De uitkomsten kunnen gebruikt worden om daken te ontwerpen die zowel veilig als kostenefficiënt zijn.

waarbij sneeuw en lucht als een mengsel worden opgevat. “Deze benadering heeft zeer grote fouten tot gevolg als het gaat om sneeuwverplaatsing door de lucht op daken en rondom gebouwen”, legt Ziad uit. “In onze aanpak worden de sneeuw en de luchtstroming afzonderlijk behandeld. We berekenen de verbinding van sneeuw en lucht zonder gebruik te maken van empirische formules. Dit vermindert het aantal rekenfouten enorm

Binkz heeft een applicatie ontwikkeld

een betrouwbare manier om het

onder de naam snowFoam. Ziad

gewicht van de sneeuw te berekenen

Boutanios, hoofdingenieur bij Binkz,

en dat te vergelijken met de sterkte

De applicatie van Binkz is goed nieuws

legt uit hoe die werkt: “Onze applicatie

van een dak. Op deze manier kunnen ze

voor gebouwen met relatief platte

berekent de sneeuwverplaatsing en

zwakke plekken in een dak identificeren

daken, zoals supermarkten, waar sneeuw

–ophoping als gevolg van natuurlijke

die zouden kunnen bezwijken onder

gemakkelijk kan ophopen. Ingenieurs en

sneeuwval en herverdeling door de

een zware sneeuwlast.”

bouwkundigen die sneeuwproblemen willen vermijden, hebben de neiging

luchtstroming. De applicatie geeft ook

40


en leidt tot betrouwbare resultaten.”

inzicht in het gewicht en de dikte van

Betrouwbare aanpak

hun daken te degelijk te ontwerpen,

sneeuw op een dak, rondom gebouwen

De nieuwe applicatie verschilt van

wat leidt tot onnodige kosten. Met

en obstakels en zelfs over een land-

traditionele manieren om sneeuw-

snowFoam beschikken ze over een

schap. De applicatie biedt onze klanten

ophoping en –gewicht te berekenen,

kostenefficiënt gereedschap dat ze

helpt te bepalen hoe sterk hun dak

“De analyse van VORtech stelde

moet zijn.

ons in staat om de best mogelijke instellingen te kiezen, waardoor

Fortissimo

we de beste performance konden

Om de applicatie te testen in een

realiseren.”

High Performance Computing (HPC)omgeving, heeft Binkz samengewerkt

Cartesius and ELvis

met VORtech en SURFsara in een

Ziad was ook blij met de hulp van

Fortissimo-project. VORtech is een

SURFsara: “SURFsara heeft ons

Nederlands bedrijf dat grondige

experiment tot ontwikkeling laten

kennis over wiskundige modellering,

komen op de nationale supercomputer

simulatie en algoritmes combineert

Cartesius en gaf ons dagelijks onder-

met state-of-the-art methodes voor

steuning bij het draaien van de simula-

softwareontwikkeling. VORtech

ties en het bewerken van de resultaten.

zorgde voor een gedetailleerde

SURFsara gaf ons ook toegang tot het

analyse van de performance van de

ELvis-cluster voor remote visualisatie.

applicatie in de HPC-omgeving van

Hierdoor konden we de resultaten van

SURFsara, waar de applicatie parallel

de simulaties op afstand analyseren,

op tientallen processoren draaide.

zonder dat we steeds de tientallen

“Dit is nodig omdat snowFoam veel

gigabytes aan data hoefden te

rekenkracht vergt vanwege de zeer

downloaden die snowFoam voor

nauwkeurige behandeling van de

elke simulatie genereert.”

sneeuw en luchtstroming”, zegt Ziad.

41


Visualisatie van sneeuwverplaatsingen op een dak

CASE 10 FLEXMERS WERKT SAMEN MET SURFSARA IN ICT DOORBRAAKPROJECT

FlexMers is een bedrijf dat onderzoek doet naar zogenoemde target-binding oligonucleotide: RNA- of DNA-moleculen die zich binden aan een andere molecuul (het target). Targetbinding ligonucleotide spelen een rol in fundamenteel onderzoek en worden toegepast voor medische en industriële doeleinden. Omdat de selectie van deze binders zeer grote dataverzamelingen oplevert, heeft FlexMers gebruik gemaakt van het Nationale Rekencluster Lisa.

tot de detectie van toxines. Maar targetbinding oligonucleotide hebben ook nadelen, aldus Oostmeijer: “Ze zijn minder stabiel en kunnen gemakkelijk door het lichaam worden afgebroken. Wij hebben een methode ontwikkeld om deze binders te stabiliseren om ze een langere levensduur, een langere halveringstijd te geven. We noemen het ook geen target-binding oligonucleotide

Jelle Oostmeijer is als onderzoeker bij

volledige bibliotheek overheen en

maar Picons: een Picon is dus eigenlijk

FlexMers goed ingevoerd in de wondere

isoleren de stukjes DNA die aan een

een geoptimaliseerde oligonucleotide

wereld van target-binding oligonucleo-

target blijven plakken. Die stukjes

binder. Dat product willen we in de

tide. “FlexMers ontwikkelt binders tegen

DNA sequencen we. Dat levert een

toekomst aanbieden aan klanten die

bepaalde targets”, zegt hij. “Een binder

grote verzameling data op, daarbinnen

op zoek zijn naar een binder voor een

is een stukje DNA dat kan koppelen aan

moeten we bepalen welke de meest

bepaald target.”

bijvoorbeeld een eiwit, waardoor je de

voorkomende en dus de beste binder

functionaliteit van dat eiwit kunt blok-

is.”

In het afgelopen jaar heeft FlexMers

keren. Om een stukje DNA te vinden

42


ICT doorbraakproject

dat goed kan koppelen aan zo’n eiwit,

Ontwikkeling van medicijnen

samengewerkt met SURFsara binnen

maken we eerst een bibliotheek van

Omdat target-binding oligonucleotide

een ICT doorbraakproject. “We hebben

N20 bases die gerandomiseerd zijn.

veel verschillende moleculen kunnen

onderzoek gedaan naar de analyseme-

Daarmee doen we een selectie op een

binden zijn er legio toepassingen,

thode die we toepassen om die stukjes

bepaalde target. We spoelen daar de

variërend van gebruik als medicijn

DNA te vinden”, zegt Oostmeijer. “We

hadden zelf te weinig computer power om de hele set goed te analyseren. We hebben daarom een smartfilter ontwikkeld waarmee je een voorselectie maakt van veelbelovende data. Die kleinere dataset kunnen we dan intensief analyseren. Bij SURFsara hebben we onderzocht wat er gebeurt als je die smartfilter eruit haalt en de complete dataset op een HPC-platform analyseert. Daarnaast wilden we nagaan of onze software zo’n platform ook aankan.” Samenwerking Voor het onderzoek heeft FlexMers gebruik kunnen maken van het nationaal rekencluster Lisa. Oostmeijer is positief over de samenwerking met SURFsara: “Dat liep heel soepel. Als ik met een vraag zat, had ik de volgende dag alweer een antwoord.” De uitkomsten waren minder spectaculair: “We hebben kunnen constateren dat ons onderzoek met het smartfilter eigenlijk al voldoende was”, zegt Oostmeijer. “Bovendien bleek de software op een HPC-platform minder goed te werken.” Maar zoals ze in de wetenschap zeggen: negatieve onderzoeksuitslagen leveren ook informatie op.

43


Picons, geoptimaliseerde DNA binders

8

NAAR EEN DUURZAME HOGERONDERWIJSSECTOR

44


Groene ICT en duurzaamheid staan hoog op de agenda bij SURF. Het zijn belangrijke uitgangspunten in het SURF Meerjarenplan 2015-2018. SURFsara geeft invulling aan deze uitgangspunten aan de hand van drie speerpunten. Het eerste is de vergroening van ICT, bijvoorbeeld door de beperking van energieverbruik van onze diensten, zoals de supercomputer en de opslag van data. Een tweede speerpunt is vergroening door ICT, bijvoorbeeld met behulp van smart energy systems. En het derde is advisering van hogeronderwijsinstellingen om onderwijs, onderzoek en bedrijfsvoering groener te maken. >

GIDS

computer, onder meer door de toepassing van zuinige Intel

Het duurzaamheidsbeleid binnen SURF krijgt gestalte binnen

Xeon-chips en de nieuwste warmwater-koeltechnologie van

het programma GIDS: Groene ICT en Duurzaamheid SURF.

leverancier Bull. Ook bij de inrichting van het datacenter van

SURFsara is trekker van dit programma. GIDS richt zich vooral

SURFsara staat duurzaamheid centraal. Ten eerste draait het

op advisering van en kennisoverdracht naar universiteiten en

datacenter op groene stroom. De dataopslag is zo energie-

hogescholen. Dat heeft in 2014 een aantal concrete resultaten

efficiënt mogelijk ingericht: waar mogelijk slaan we data op

opgeleverd. Zo is het SURF Green ICT Maturity Model (SGIMM)

tape op. Ook bij de ontwikkeling van het nieuwe nationale

gepubliceerd. Met dit model kunnen ICT-afdelingen van onder-

datacenter van SURFsara, dat in 2016 operationeel zal zijn,

wijsinstellingen op een eenvoudige en snelle manier inzicht

is duurzaamheid een belangrijke randvoorwaarde.

krijgen in de invloed van ICT op duurzaamheid en krijgen ze handreikingen om zich te verbeteren. Een andere stap is de

CO2-neutrale kantooromgeving

ontwikkeling van een e-waste policy, die instellingen kan

SURFsara wil ook het bewustzijn voor duurzaamheid en groen

helpen ICT-gerelateerde afvalstoffen te verminderen.

gedrag bij de eigen medewerkers vergroten. Eind 2016 wil SURFsara een CO2-neutrale kantooromgeving hebben; bovendien

Symposium en andere evenementen

is het streven erop gericht de CO2-uitstoot elk jaar met 2% terug

Advisering en kennisoverdracht stonden ook centraal tijdens een

te brengen. Daarbij kijken we naar besparingen op brandstof

aantal evenementen die SURFsara (mede) heeft georganiseerd.

en warmte, elektriciteit, koeling, verkeer en afval. De eerste

Zo vond op 30 januari 2014 het vierde symposium Groene ICT

resultaten zijn al zichtbaar: zo is de CO2-uitstoot door zakelijk

en Duurzaamheid plaats, met als thema ‘Nieuwe energie in het

verkeer tussen 2011 en 2014 al met 17% teruggebracht.

hoger onderwijs’. Dit succesvolle symposium trok een record aantal deelnemers (160), die meer dan 30 inspirerende sessies

Smart energy systems

konden bijwonen. In juni vond voor het eerst de SustainaBul

Tot slot wil SURFsara ook een bijdrage leveren aan onderzoek

Experience plaats, een duurzaamheidsevent voor het hoger

naar duurzaamheid. Dit onderzoek krijgt onder meer gestalte

onderwijs waarop ‘vergroenen met ICT’ centraal stond.

in de benoeming van SURFsara-directeur Anwar Osseyran tot hoogleraar Business Analytics and Computer Science aan de

Vergroenen met ICT

45


Cartesius

Faculteit Economie en Bedrijfskunde van de Universiteit van

Ook bij de faciliteiten op het gebied van supercomputing en data

Amsterdam. Een van zijn aandachtsgebieden is smart energy

storage is duurzaamheid een belangrijk criterium. SURFsara is er

systems, en dan vooral de verduurzaming van energiecentrales,

dan ook trots op dat het Cartesius Accelerator Island, een nieuw

waar 65% meer dan de helft van de energiewaarde van brandstof

gedeelte van de nationale supercomputer Cartesius, op de vierde

verloren gaat. Gebruikmaking van big data en inzet van High

plaats is binnengekomen in de Green500. Deze lijst geeft een

Performance Computing kunnen daar een substantiële bijdrage

overzicht van de meest energie-efficiënte supercomputers ter

aan leveren door betere voorspelling van aanbod van duurzame

wereld. Maar ook voor het overige is Cartesius een groene super-

energie en van de verwachte energieafname.

COLOFON Tekst Hendrikx Van der Spek, Bussum Ontwerp Studio Koelewijn Brüggenwirth, Den Haag Fotografie CERN, Frank van Beek, Hans Hordijk, Richard Keijzer, Robert Lagendijk, Harry Meijer, Annemiek van der Kuil | PhotoA.nl, Nan Reunis, Roel Rozenburg, SURFsara © SURFsara 2015 SURFsara Science Park 140 1098 XG Amsterdam Postbus 94613 1090 GP Amsterdam [email protected] www.surfsara.nl

JAARVERSLAG 2014 EEN NATIONALE ICT-INFRASTRUCTUUR VOOR WETENSCHAP EN BEDRIJFSLEVEN

Recommend Documents