Cloud Computing a Platform for Earth Science Exploitation · Cloud come strumento di: ... GEO task in Workplan 2009-2011 DI-09-01: Systematic Monitoring for Geohazards Risk Assessment

Cloud Computing – a Platform for

Earth Science Exploitation

Wolfgang Lengert

ERS and Aeolus Mission Manager

Agenzia Spaziale Europea (ESA)

• Chi è il nostro cliente?

• Caso in cui il Cloud è stato impiegato

Cloud come strumento di:

• Disseminazione di Dati • Piattaforma Arricchimento Scientifico

Agenda

Chi è il nostro cliente?

© GEO Secretariat U.S. Department of State, Washington DC

July 31, 2003

Gruppo sull’Osservazione della Terra Organizzazione Intergovernativa con 86 membri e 61 organizzazioni partecipanti

Creazione entro il 2015: Global Earth Observation System of Systems (GEOSS)

© GEO Secretariat U.S. Department of State, Washington DC

July 31, 2003

Gruppo sull’Osservazione della Terra Organizzazione Intergovernativa con 86 membri e 61 organizzazioni partecipanti

Creazione entro il 2015: Global Earth Observation System of Systems (GEOSS)

GEOSS - System of Systems

GEOSS sta simultaneamente indirizzando nove aree di principale importanza per le persone e la società. Ciò punta a conferire potere alla comunità internazionale in modo da proteggere se stessa contro disastri naturali e dipendenti dall’uomo; capire le risorse ambientali per prevenire rischi per la salute, gestire risorse energetiche, rispondere al cambiamento climatico ed al suo impatto, salvaguardare le risorse idriche, migliorare il livello di previsioni metereologiche, gestire gli ecosistemi, promuovere un’agricoltura sostenibile e preservare le biodiversità.

Clima

Salute

Energia

Biodiversità

Agricoltura

Ecosistemi

Disastri

Acqua

Meteo

Che sono GEO’s

geohazard Supersites?

- Questa iniziativa di GEO è nata per spiegare meglio i processi geofisici che

causano i terremoti o le eruzioni vulcaniche.

- La partecipazione globale della comunità scientifica, i satelliti e coloro

che mettono a disposizione i dati raccolti (in-situ). I dati essenziali

vengono acquisiti tramite radar satelliti, seismic, GPS. Lo scopo finale è

di avere tutti i dati accessibili ad ogni singolo utente su un’unica

piattaforma.

- I dati possono supportare le autorità nazionali e le strategie politiche in modo

da poter valutare eventuali rischi e sviluppare strategie per attenuare le

conseguenze.

GEO task in Workplan 2009-2011 DI-09-01: Systematic Monitoring for Geohazards Risk

Assessment c) Supersites and Natural Laboratories

Raggruppare immagini satellitari ed in-situ per studi su terremoti e vulcani. Ci sono tre diversi livelli di aree: •Supersite tutti i dati •Event Supersite tutti i dati in caso di un grosso evento in scala •Natural Laboratories Rete Globale di Laboratori Naturali. Forniscono accesso on line a blocchi di dati

Milione di prodotti di Satelliti ESA

Obiettivo Strategico e Definizione

Blocco Dati

• Sismico,GPS

• SAR (Radar)

• gas, cambio gravitazionale

Laboratorio Naturale

Giapponese

ESA Blocco Dati

(~50,000 scenes)

Architettura dei GEO supersites

Esempio 1

caso in cui il Cloud è stato impiegato

Cloud come strumento di

Disseminazione di Dati

Situazioni delle operazioni satellitari: •ERS-2 non ha un registratore a bordo ed ha bisogno di fare affidamento su una stazione terrestre di supporto. •ERS-2 ha cambiato orbita prima che avvenisse il terremoto. Era l’unico strumento radar spaziale a monitorare le regioni del terremoto ogni tre giorni.

Veloce disponibilità di dati grazie alle risorse Cloud: Content Delivery Network(CDN). •Dall’Aprile 2008 ESA sta supportando i GEO Supersites usando questo CDN

Terremoto in Giappone; creato in fretta (1)

Cosa è stato fatto dopo il terremoto:

CDN provider è stato contattato per sapere se aveva contratti con Taiwan T-

Com industrie per trasferire velocemente di dati agli SU. Un server CDB è stato

creato entro 8 ore nella costa occidentale degli SU senza nessun cambiamento

nel contratto e costi aggiuntivi.

La stazione di Taiwan (CSRSR) ha acquisito i dati e li ha immagazzinati sul

server. Poi i dati sono stati presi e messi sul CDN.

Miami – CSTARS statione per l’elaborazione base dei dati.

CNR/IREA con questi dati hanno prodotto mappe terrestri su precisione

millimetrale.

Distribuzione dei dati per mezzo di CDN

CDN è stato l’unico mezzo di trasporto (dall’inizio alla fine del processo)

per il grosso volume di dati condivisi in contemporanea.

Terremoto in Giappone; creato in fretta (2)

Accrescimento della Comunità Scientifica: •Stiamo affrontando sfide programmatiche • Condivisione di grandi quantità di dati grazie a molteplici contributi •Facile accesso ai dati usando gli strumenti Cloud •Prospettiva per una piattaforma di sfruttamento scientifico che favorisca la collaborazione ed assicuri permanente crescita grazie al contributo della comunità (risorse libere, risultati, applicazioni, …)

Terremoto di Tohoku-oki, Marzo 2011

Tutte le Agenzie Spaziali hanno contribuito con dati o informazioni di alto livello! ASI – COSMO-Skymed coseismic and postseismic interferograms CSA – RADARSAT-2 damage maps DLR – TerraSAR-X data, damage maps ESA – ERS-2 and Envisat ASAR data JAXA – PALSAR data NASA – imagery, interferograms and various high-level products

ARIA_env_D189_D347_D074_ge.png (PNG Image, 1020x108... http://supersites.earthobservations.org/ARIA_env_D189_D34...

1 of 1 5/20/11 3:30 PM

ERS-2 data set:

Acquisitions: 32

Time span: 18-Mar-2011 – 01-Jul-2011

Interferograms: 80

Carta di Velocità di Deformazione (CNR / IREA)

<-60

>60

cm/y

r

s=0.8cm

s=1.4cm

s=1.6cm

s=0.9cm

D: SAR

* : GPS

ERS-2 3 days

repeat

Terremoto Haiti, Gennaio 2010

Grazie ai dati di ALOS-PALSAR sono uscite due pubblicazioni su Nature Geosciences

La veloce comprensione scientifica di cosa fosse successo, ha fatto sì di focalizzare velocemente in termini di aiuti conferenza di Miami 2 mesi dopo il terremoto

La collaborazione internazionale da parte dei fornitori dei dati e degli scienziati, che usano moderni strumenti di Cloud, sono stati essenziali per capire rapidamente il fenomeno geofisico e ridurre l’impatto sui rischi (azioni che vengono intraprese per evitare che il terremoto crei il minore impatto possibile a livello di danni).

Esempio 2

vetrina che mostra in quali situazioni sono stati utilizzati i vantaggi del

Cloud

Piattaforma Arricchimento Scientifico: Archivio On-line

Collaborazione scientifica On-line

(Elaborazione su Richiesta) non ancora fatta

Molteplici dati scientifici di ESA sono già nel Cloud Archivio Virtuale Portale Web gestito da UNAVCO in particolare per i terremoti di Haiti e Giappone ha provato di essere diventato ormai un punto di riferimento per la scienza. È un Cloud di ESA ma la gestione è rimasta delegata ai colleghi statunitensi, facilitandone la collaborazione.

Immagazzinamento di dati on-line

su Larga Scala

Obiettivo: immagazzinare e distribuire 60TB di dati di Osservazione della Terra

Strategia: affittare un host da un Cloud provider

Requisiti di Host:

1. L’immagazinamento di host supporterà tanti dischi su un singolo host (riducendo i costi).

2. Storage reliability RAID5

3. Master host with adequate RAM to provide satisfactory QoS for the services (e.g. Catalogue Access Service)

4. Network connectivity 100Mbit

L’infrastruttura include due tipi di host:

• Storage hosts:

• Intel® Core™ i7-920 Quadcore incl. Hyper-Threading Technology

• 12 GB DDR3 RAM

• NIC 1 Gbit connected at 100MBit

• Seven 1,5 TB hard disks on software RAID 5 (~8TB/host)

• Master host

Threading Technology

• 24 GB DDR3 RAM

• NIC 1 Gbit connected at 100MBit

• SSD disk for OS and 2xSAS RAID1

Costi dell’Infrastruttura

L’infrastruttura include due tipi di hosts, ognuno con i suoi

relativi costi Storage hosts

Master host

Per 60TB di dati on line con un costo di caricamento pari a

10TB/month <12Keuros

Infrastruttura messa in

Ordine di Grandezza

• La capacità di immagazzinamento può essere portata su scala

industriale in sequenze di ~8TB

• Per aggiungere un nodo di immagazzinamento si impiegano

meno di 3 giorni lavorativi

• I dischi possono essere costituiti in una configurazione RAID1 per

una massima affidabilità

• Se viene raggiunto il limite mensile di 10TB di download, la

connessione scende a 10Mbit. 100Mbit viene ristabilito pagando

6.90 euros per ogni TB aggiuntivo

Cosa verrà in futuro

• Più Supersites forniranno grandi

blocchi di dati nel Cloud

• Sfruttamento dei dati usando le risorse

Cloud e incoraggiando la condivisione

di dati e la collaborazione su altre

discipline di geofisica, in accordo con i

principi GEO.

• Trattamenti su richiesta – “fai da te”!

In the future: Più Supersites forniranno grandi blocchi di dati

e utente sull 1 platform together

Alluvione

Satelliti meteo stato dell’atmosfera

Eruzione

Satelliti SAR stato della crosta terrestre

Geological disaster response without InSAR == flood response without weather information

Informazione Scientifica: Merapi, 2010 New Orleans, 2005

Grazie!

http://supersites.earthobservations.org

[email protected]