Computerkracht uit de muur

Weinig mensen hebben er nog van gehoord maar op veel plaatsen in de wereld wordt hard gewerkt aan een nieuwe technologie om miljoenen computers, databanken en andere systemen zo aan elkaar te knopen dat zowel voor wetenschappers als consumenten een vrijwel onbeperkt maar eenvoudig bruikbaar computervermogen beschikbaar komt. Straks een `gridmeter' in de kelderkast?

Nog nooit gehoord van NGI (nieuwe generatie internet) of het `grid'? Goed mogelijk. Amper een decennium geleden had buiten beperkte militaire en wetenschappelijke kringen ook nog vrijwel niemand gehoord van `internet'. Laat staan `world wide web'. Dat werd pas vanaf 1993 breder en commercieel gebruikt nadat de jeugdige Netscape-oprichter Marc Andreesen een programmaatje bedacht waarmee de computerbezittter over internet kan surfen door simpelweg te clicken op een icoon of een woord.

Terwijl net en www inmiddels uiterst dominante huis-tuin-en-keuken begrippen zijn geworden, werken wetenschappers volop aan nieuwe vindingen. Die zijn nog even anoniem als internet of www in 1990. Maar over enkele jaren kunnen ze ook intens gemeengoed zijn. Tot de kansrijke kandidaten behoren, zoals genoemd, het NGI of nieuwe generatie internet en een van de meer spectaculaire uitingen daarvan, het zogeheten `grid'. Dat laatste is een nieuwe technologie om miljoenen computers, databanken en andere systemen in de wereld zo geraffineerd met elkaar te verbinden en met 'middleware' te verrijken dat zowel voor geleerden als consumenten een vrijwel onbeperkt maar eenvoudig bruikbaar computervermogen beschikbaar komt.

Jim Sadlier, coördinator van het grid-programma van de Britse Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) zei het afgelopen maart in de Britse zakenkrant Financial Times zo: ,,Stel je voor dat je vanachter je bureau alle informatie in de wereld kunt benaderen om in elk gewenst formaat je vragen beantwoord te krijgen. Niet zomaar een lijst van `links' naar relevante websites of een lange reeks tamelijk willekeurige artikelen on line, maar alle informatie die ooit over een onderwerp is verzameld en die gepresenteerd wordt op een betrouwbare en gebruikersvriendelijke manier.''

Het begrip `grid' of net(werk) werd drie jaar geleden bedacht door Ian Foster van de Universiteit van Chicago en Carl Kesselman van de Universiteit van Zuidelijk Californië. Vorig jaar bezorgden beide computergeleerden het `grid' en de grid-research een bredere bekendheid met hun spraakmakende boek The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure, een 650 pagina's tellende pil waaraan ook andere experts op het terrein van `distributive computing' meewerkten. Onder wie Jon Postel, het onlangs overleden hoofd van de Internet Society.

De auteurs: ,,Het doel is super-computing vermogens in handen te geven van iedereen die ze nodig heeft. De potentiële voordelen voor wetenschap, overheden en bedrijfsleven zijn onvoorstelbaar groot.''

In het boek van Foster en Kesselman wordt een vergelijking getrokken tussen het `grid' en het praktische en betrouwbare elektriciteitsnet. De consument drukt de stekker van z'n pc-tje in het grid-stopcontact in de muur en krijgt zo alle benodigde computervermogen in zijn of haar vingers. De klant kan dan bijvoorbeeld vanachter het bureau in enkele minuten een autobotsing simuleren, analyseren en doorrekenen met een grondigheid en precisie waarvoor nu nog verscheidene supercomputers een paar weken nodig hebben.

De enthousiaste boekbespreker `mika@internetcorp.net' uit Toronto liet naar aanleiding van Fosters en Kesselmans werk op de webpagina van boekverkoper Amazon weten: ,,Op het grid zal speciale software, genaamd middleware, de snelste weg naar elke computer of combinatie van computers in de wereld vinden die voor jou beschikbaar zijn. Je kunt ze huren, je kunt ze leasen of ze betalen als je ze gebruikt. Veelgebruikers kunnen een grid-card kopen, zoals nu een plastic telefoonkaart, waarmee ze via het grid kunnen computeren tot de card op is. Of we krijgen naar analogie van de elektriciteitsmeter in de toekomst ook een gridmeter in de kelderkast.''

Kortom, betekent de grid in het verlengde van het internet een nieuwe revolutie in cyberspace? Bert Dekkers, hoofd van IBM's Europese Internet-applicatiecentrum in Zoetermeer schudt bedaard het hoofd. Hoewel zijn bedrijf op onderdelen meewerkt aan de ontwikkeling van het grid ziet hij meer evolutie dan revolutie. Eigenlijk is de grid, of netwerk van computers en computersystemen, volgens Dekkers, een van de uitwerkingen van het nieuwe generatie internet.

De discussie daarover brak zo'n zeven jaar geleden los naar aanleiding van de campagne van de Amerikaanse vice-president Al Gore ten faveure van de information highway. Bert Dekkers: ,,De vraag was toen wat de centrale infrastructuur van die highway zou moeten worden. Die was binnen een jaar beantwoord. Al snel werd duidelijk dat het explosief groeiende internet en de world wide web de basis voor Gore's informatieve snelweg zouden vormen.''

Op veel plaatsen in de wereld werden daarna, volgens de IBM'er, initiatieven ontwikkeld door allerlei partijen – wetenschap, overheid en bedrijfsleven – om het toenmalige internet kwalitatief en kwantitatief op een hoger niveau te tillen. Zo ontstond in de late jaren negentig het begrip NGI of nieuwe generatie internet. Door de extreme groei van het internetgebruik en van meer capaciteit vretende internettoepassingen, zoals video, stond daarbij de ontwikkeling van meer bandbreedte en capaciteit voorop. ,,Dat lukt de industrie nu aardig'', zegt Bert Dekkers. ,,We zien kans de capaciteit van internet elke vier tot zes maanden te verdubbelen.''

Maar voor de ontwikkeling van een nieuwe generatie internet komt meer kijken, beklemtoont de chef-onderzoeker. Zoals een dringend nodige uitbreiding van de internetprotocollen. Daarmee moet onder meer de problematiek van de adresseerbaarheid worden aangepakt. Dekkers: ,,Nu nog gaan we vooral met de pc het internet op, maar dat wordt ook mogelijk met een mobiel telefoontje en andere apparaten. Dan komen er vele miljoenen gebruikers bij en die hebben allemaal adressen nodig.''

Een derde motor achter de nieuwe generatie internet is de behoefte aan meer functionaliteit en kwaliteit van de dienstverlening. Bert Dekkers: ,,Je kunt nu via je provider op internet. Maar het is onmogelijk tegen hem te zeggen: ik betaal wat meer en dan wil ik een betere dienstverlening dan m'n buurman. Dat kan niet. Het mechanisme daarvoor ontbreekt. Omgekeerd kan het voortdurend downloaden van files het internet verstoppen. Ook daarvoor is nog geen regelmechaniek.''

Aan dit alles, aan meer capaciteit, adresseerbaarheid en functionaliteit wordt nu hard gewerkt en dat leidt er volgens Dekkers toe dat we over een paar jaar een nieuwe generatie internet of NGI hebben. Die is dus gemakkelijker, toegankelijker, krachtiger en eenvoudiger in gebruik. Er is dan een permanente verbinding met internet, je kunt er meer en beter naar informatie zoeken en er zijn meer applicaties.

Met de mogelijkheden van het NGI kan volgens Bert Dekkers ook een nieuwe inhoud worden gegeven aan het oude begrip `distributive computing' ofwel het koppelen van grote aantallen computers, computersystemen en databases om zo gezamenlijk op zeer grote schaal data te verwerken en uiterst complexe rekenproblemen op te lossen. En het is de `grid', of in vaktaal `complex van hoge capaciteit distribuerende software-systemen', die deze mogelijkheden moet gaan bieden.

Een voorloper daarvan is het huidige Seti@home waarbij meer dan één miljoen computers meewerken aan de verwerking van radio-telescopische data uit het heelal in de hoop buitenaardse vormen van intelligentie te ontdekken. Bert Dekkers: ,,Wil je meedoen dan kun je een Seti-programmaatje downloaden. Als je je pc dan een tijdje niet gebruikt, start dat programmaatje vanzelf, haalt een blokje data op, zoekt daarin en als er resultaat is wordt dat teruggestuurd naar de database.'' In de grid wordt dat Seti-concept met hulp van het voortdurend verbeterende 'nieuwe generatie internet' verder uitgewerkt, vertelt Dekkers. Daardoor kan uiteindelijk vrijwel onbeperkte `computing power' worden ontwikkeld die breed bruikbaar is en waarmee de ingewikkeldste rekenproblemen kunnen worden opgelost.

IBM-onderzoeker Dekkers: ,,De grid-architectuur vindt z'n implementatie door gebruikmaking van middleware op basis van het internet. Dat is de laag software tussen het netwerk zelf en z'n applicaties. Die middleware maakt het distribuerend en coöperatief gebruik van computers en computersystemen eenvoudiger en betrouwbaarder.''

De voornaamste vraag naar grid-oplossingen om onvoorstelbare hoeveelheden data te verwerken en uiterst complexe problemen door te rekenen en op te lossen komt vooral uit de wetenschappelijke frontgebieden. Zo werd vorig jaar in de VS het Grid Forum opgericht (www.gridforum.org) als een platform om grid-technologie te bepreken, onderzoek te coördineren, resultaten te delen en compatibiliteit te bevorderen. Aan het Amerikaanse Gridforum, opgericht door grid-pionier Ian Foster, nemen onderzoekers van 150 universiteiten, federale laboratoria en bedrijven deel. Die zijn georganiseerd in negen gespecialiseerde werkgroepen en komen twee keer per jaar bij elkaar. De eerstvolgende bijeenkomst wordt volgende maand gehouden op de Microsoft-campus in Redmond bij Seattle.

Verder is de Amerikaanse lucht- en ruimtevaartorganisatie NASA bezig met een Information Power Grid (www.NAS,NASA.gov/). Dat mikt op `naadloze integratie van computersystemen, dataopslag, gespecialiseerde netwerken en geavanceerde analyse-software'. ,,Net als het elektrische stroomnet'', aldus de NASA-website, ,,zal de Information Power Grid een stabiele en betrouwbare bron van computerkracht leveren. Zijn planning- en regelsoftware zal op dynamische en intelligente wijze zijn hulpbronnen over verspreide computercentra verspreiden naar gelang hun behoeften.'' NASA's IPG is op termijn niet alleen bedoeld om NASA-research beter te coördineren en te verdiepen, aldus de NASA, maar moet tegelijk het prototype worden voor een nationale grid.

Daarnaast loopt in de VS nog een tiental andere grid-projecten, meestal op universiteiten en in researchlaboratoria van de overheid. De Amerikaanse regering subsidieert verscheidene van die experimentele grids met 100 miljoen dollar per jaar.

In Europa zag begin dit jaar het European Grid Forum of Egrid het licht (www.egrid.org). Dat moet evenals het Amerikaanse Grid Forum een platform voor discussie, informatie en samenwerking worden inzake 'grid-related research' in Europa. Vorige maand kwam de Egrid voor het eerst bijeen in het Poolse Poznan. Onder de 35 deelnemers waren veel Duitsers, andere Europeanen, een paar Amerikanen, maar geen Nederlander.

Volgens de Financial Times van 3 maart j.l. hoopt het Britse Office of Science and Technology voor dit jaar op een overheidssubsidie van 160 miljoen dollar om het eerste Britse grid te bouwen. De Britten werken bij de ontwikkeling van grid-technologie trouwens al nauw samen met het prestigieuze European Centre for Particle Physics Research (Cern) in Genève. Daar maakte in 1990 de Britse onderzoeker Tim Berners-Lee furore met de uitvinding van het world wide web. De reden voor deze samenwerking ligt voor de hand. De laatste gigantische deeltjesversneller van Cern, de op 2 miljard dollar begrote Large Hadron Collider, komt in 2005 in bedrijf om ons begrip van de ruimte verder te vergroten. Dan moeten biljoenen bits aan data door enkele duizenden wetenschappers worden geanalyseerd. Dat trekt het internet niet. Daarvoor is de grid nodig.

Zo komen er binnenkort meer megaprojecten op stoom die het grid nodig hebben om de verwachte data-explosies te kunnen verwerken. Zoals het menselijke genenproject in de VS dat waarschijnlijk in 2002 wordt afgerond. Verder willen astronomen een virtueel ruimte-observatorium vormen dat de data moet verwerken en coördineren van grondstations, ruimtevaartuigen en databases. Ook willen milieuwetenschappers complexe systemen zoals klimaatverandering `per grid' in modellen gaan vangen.

Bert Dekkers van IBM's Europese internet-applicatiecentrum, beklemtoont dat ook de commercie groot belang hecht aan de grid-ontwikkeling en vooral aan een wereldwijd gestandaardiseerde versie. Zo werkt IBM bij de ontwikkeling van middleware mede ten behoeve van de grid samen met Cisco, Ameritech en de Universiteit van Chicago. Dekkers: ,,Onlangs sprak ik nog met een oliemaatschappij die de grid-technologie wil gebruiken om seismologische en geologische data uit de hele wereld te analyseren en verwerken.''

Dekkers erkent dat er een grote capaciteitsgroei van de huidige communicatie-infrastructuur nodig zal zijn om de geneugten van de grid ook over te brengen naar de modale consument. ,,Maar dat kan'', voorspelt de IBM-onderzoeker. ,,Neem de mobiele internetverbindingen. We weten nu al dat die in 2003 driehonderd maal sneller zullen zijn dan vandaag.''

    • Ferry Versteeg