La Griglia Computazionale

Nella lista precedente avete visto comparire la parola grid. Se avete curiosato fra i siti proposti è ancora più probabile che abbiate incontrato questo termine. La Griglia è una infrastruttura che si sta sviluppando nell'ambito di Internet e che cambierà il nostro modo di utilizzare il computer. La Griglia connetterà un insieme di Griglie computazionali che forniranno una sorgente universale di capacità di calcolo. In questo modo Internet diventerà una specie di immenso computer dalle capacità mostruose ed il vostro computer rappresenterà semplicemtne la porta di accesso a questo potenziale. La parola Griglia è stata scelta in base all'analogia con la rete di distribuzione dell'elettricità. Infatti, in inglese la Griglia si chiama the Grid e la rete di distribuzione di elettricità si chiama Power Grid.

Le caratteristiche della distribuzione di elettricità, per noi oggi ovvie (nei paesi occidentali ...), sono

• affidabilità: abbiamo la certezza che la corrente che troviamo alle prese abbia caratteristiche idonee per far funzionare correttamente qualsiasi apparecchio senza bruciarlo ...
• coerenza: erogazione dei servizi elettrici, prese, caratteristiche della corrente sono le stesse ovunque ci troviamo ed in qualsiasi ambiente
• pervasività: la corrente è disponibile ovunque in tutti gli edifici ed in tutti gli ambienti che prevedono una qualsiasi attività
• economicità: il costo della corrente deve essere accessibile nell'ambito delle normali economie famigliari ed aziendali.

La Griglia dovrà avere le stesse caratteristiche con la differenza che anzichè distribuire corrente essa distribuirà

• potenza di calcolo
• accesso a sensori di varia natura.
• accesso a grandi database

Nessuna di queste risorse rappresenta una novità assoluta. Se vogliamo la più normale è l'accesso a database. L'accesso a grandi database di informazioni strutturate è una cosa già abbastanza comune. Un esempio qui molto pertinente è costituito dai database di interesse medico primo fra tutti Medline, un database di voci bibliografiche che contiene circa 15 milioni di voci aggiornate quotidianamente ed accessibili gratuitamente. Nella sezione Risorse bibliografiche e banche dati troverete un'ampia discussione su come utilizzare questa importante risorsa. Si tratta di uno strumento già molto sofisticato che consente di cercare le informazioni utilizzando molteplici chiavi di ricerca e dotato di una indicizzazione delle voci che impiega un'articolata stuttura gerarchica di concetti di interesse medico. Deve essere chiaro che le potenzialità offerte da questo tipo di ricerca è molto superiore a quelle offerte dai comuni motori di ricerca in Internet che, in termini un po' semplicistici, consentono sì di rovistare in un mare di informazioni ma molto più "a caso", cioè con molte meno garanzie che non ci sia sfuggito qualcosa di importante. Ebbene, l'evoluzione nell'ambito della Griglia tende a dare maggiore "intelligenza" ai motori di ricerca generici e a creare "strati" di software che consentano di collegare efficacemente i grandi database strutturati. La Griglia diventa così una sorta di collante universale che consente di reperire qualisasi informazione in modo molto più veloce e preciso.

L'accesso ai database non riguarda solamente le ricerche generiche. Vi sono numerose importantissime situazioni dove l'accesso a grandi database diffusi sul territorio deve essere consentito solamente a ristretti insiemi di operatori specializzati. Un esempio rilevante di interesse medico può essere quello delle immagini mediche diagnostiche.

E' frequente il caso di pazienti che per certe patologie devono essere seguiti da strutture sanitarie dislocate in città diverse, per esempio una struttura specialistica di riferimento in una città lontana ed una struttura sanitaria nel luogo dove abita il paziente. Può inoltre succedere che il paziente esegua parte degli esami radiologici in una città e parte nell'altra. La situazione attuale comporta che il paziente si rechi agli appuntamenti previsti dalle cure portandosi il pacco delle lastre, che le lasci eventualmente presso una struttura, che le debba poi recuperare e via dicendo. Nel futuro previsto dall'ambiente di Griglia accadrà invece che il paziente non dovrà portarsi niente appresso ma che in ogni struttura sarà possibile accedere alle informazioni, immagini comprese, memorizzate presso tutte le altre organizzazioni presso le quali il paziente ha eseguito delle indagini. Oltre ad evidenti cospicui vantaggi organizzativi si ottiene così anche un beneficio diagnostico. Infatti se le immagini vengono analizzate su di un monitor usufruendo della loro forma digitale originale si ha la possibilità di vedere dettagli che nella forma "congelata" su di una lastra fotografica possono passare inosservati. Potete avere un'idea di questa potenzialità andando a rivedere i commenti sulla rappresentazione delle immagini digitali nella sezione Codifica dei segnali.

E' evidente che i dati di tipo sanitario non possono essere accessibili universalmente. In effetti una delle prerogative importanti della Griglia consiste nell'offrire meccanismi di autenticazione di coloro che richiedono servizi e di coloro che li offrono nonchè meccanismi di criptatura delle informazioni sensibili che vengono trasferite. Con il termine "informazioni sensibili" si intendono informazioni che sono importanti e riservate. Nel nostro esempio questo significa che i dati diagnostici di un paziente sono proprietà privata del medesimo e che solo operatori sanitari da lui riconosciuti possono accedere a tali informazioni. Tali operatori a loro volta manipolano le informazioni nell'interesse del paziente e si astengono dal diffonderle al di fuori delle attività di cura.

L'accesso a sensori di varia natura appare ancora oggi un po' meno immediato e diffuso dell'accesso ai database. Qualche esempio in embrione c'è già: ci sono siti dove è possibile avere istantanee di un determinato luogo o, se la velocità di rete lo consente (a dire il vero raramente) di accedere ad una ripresa televisiva del luogo. Finalità abbastanza ovvie possono essere di promozione turistica o di diffusione di eventi sportivi. Un esempio un po' più interessante dal punto di vista tecnologico puo' essere quello della diffusione di notizie metereologiche dove i dati derivati da un insieme di sensori (termometri, barometri, igrometri, dati satellitari) variamente diffusi sul territorio vengono continuamente acquisiti ed elaborati al volo per fornire previsioni ottimizzate.

Anche qui esistono esempi più circoscritti e sofisticati. Per esempio è stato sperimentato un sistema per memorizzare i dati che un apparecchio di cardioangiografia acquisisce in grandi volumi e che possono essere analizzati mediante sistemi basati su interfaccia web. Il sistema è sostanzialmente costituito dai seguenti elementi di base: l'apparecchiatura di acquisizione, il server di memorizzazione ed archiviazione e le postazioni di analisi dei dati. Queste entità sono dislocate in siti geografici diversi e sono sempre connesse in in linea.

Un'altra applicazione futuribile può essere costituita dal monitoraggio continuo di parametri rilevati da sensori che pazienti si portano appresso. Tali sensori inviano i dati on line con sistemi wireless ad un centro di controllo situato in un'opportuna struttura sanitaria. Tale sistema consente di tenere sotto controllo un insieme di pazienti ed eventualmente di comunicare con loro in caso di necessità.

Ma l'aspetto più innovativo della Griglia è certamente costituito dalla concenzione della potenza di calcolo come di un bene prevasivo e liberamente disponibile. Il salto qualitativo si spiega bene con un esempio semplice. Supponiamo che sul vostro computer stiate utilizzando un programma di elaborazione di fogli di lavoro. Il computer è connesso ad Internet in modo stabile con una connessione tipo ADSL e voi dovete eseguire sul foglio di lavoro un'operazione complessa che richiede un lungo tempo di calcolo. Quello che accade in un ambito di Griglia attiva è che al momento in cui voi impartite il comando di esecuzione, il programma di elaborazione si rende conto che il calcolo è molto oneroso e che richiederebbe molto tempo per essere eseguiti sul quel computer. Allora si rivolge ad Internet (voi non vi state accorgendo di nulla nel frattempo) ed offre il compito da eseguire ad un insieme di server di calcolo che sono disponibili. I server rispondono dichiarando la propria disponibilità ad eseguire il compito e fornendo dati sulle prestazioni che sono in grado di offrire. Il vostro programma di elaborazione sceglie il server più potente disponibile e gli invia i dati da elaborare. Quando il server ha terminato il lavoro ed inviato indietro i risultati il vostro programma ve li mostra come se li avesse elaborati localmente. Naturalmente tutto questo processo è trasparente e l'utente non è in grado di rendersi conto come abbia avuto luogo il calcolo.

Il metodo che abbiamo descritto è stato applicato con successo alla ricostruzione di immagini tomografiche mediche acquisite in medicina nucleare. Il problema computazionale era generato dall'impiego di metodi di ricostruzione più accurati di quelli convenzionali ma molto onerosi dal punto di vista del calcolo. Un sistema come quello appena descritto è stato utilizzato per consentire la ricostruzione delle immagini su dei supercomputer di gran lunga più veloci dei computer locali.

Gli esempi che abbiamo visto riguardo al calcolo distribuito sono un'altra tipica applicazione di Griglia. In questo caso si richiedono grandi potenzialità di calcolo ma anzichè cercarle presso grossi centri di supercalcolo si reperiscono in una miriade di piccoli computer ognuno dei quali offre il suo tempo libero per eseguire una parte, magari anche molto piccola, del lavoro.

L'avvento della Griglia viene talvolta identificato con la terza fase dello sviluppo di Internet. La prima fase si colloca dalla nascita negli anni 70 fino alla fine degli anni 80 ove Internet era sostanzialmente un'infrastruttura che collegava centri militari, accademici e tecnologici. In questa fase erano necessarie competenze specifiche per accedere ad Internet. La seconda fase è coincisa con l'esplosione dell'interfaccia grafica per accedere alle informazioni dall'inizio degli anni 90 ad ora. In questa fase Internet è diventata uno strumento di massa: praticamente chiunque è in grado di "navigare" in rete. La terza fase consiste nell'arricchimento e nella generalizzazione dei servizi che vanno molto al di là della mera offerta di informazioni, esattamente nel senso che abbiamo delineato introducendo la Griglia.