Tieteellisten laskentaresurssien ja niiden oheispalvelujen kokonaisarkkitehtuuri

Tieteellisen laskennan yhteistyöfoorumin alatyöryhmä, kokoonpano: Jussi Heikonen, CSC, puheenjohtaja Paula Eerola, Helsingin yliopisto Juha Fagerholm, CSC, sihteeri Juha Haataja, OKM Juha Herrala, Tampereen teknillinen yliopisto Jyri Naarmala, Yrkeshögskolan Novia Sami Niinimäki, OKM Minna Palmroth, Ilmatieteen laitos Kokonaisarkkitehtuurin keskeisimmät osakokonaisuudet ovat nyky- ja tavoitetilan kuvaukset sekä tieteellisen laskennan strategia.

Rajaukset ja reunaehdot 1 Koska suomalaiset tieteellisen laskennan toimijat ovat itsenäisiä ilman yhteistä hallintoa, arkkitehtuuri on luonteeltaan ohjaava eikä sitova. Yrityksissä tehtävää tieteellistä laskentaa ei käsitelty yksityiskohtaisesti. Tarkastelujakso: supertietokoneiden kustannustehokas käyttöikä on noin neljä vuotta, Suomen tämän hetkinen tutkimusinfrastruktuurien tiekartta on voimassa vuosina 2014-2020, ja EU-infrastruktuurien rahoitusinstrumenttien näkymä H2020-ohjelman kautta on noin viiden vuoden päässä, joten tarkastelujaksossa on pyritty keskittymään seuraaviin viiteen vuoteen.

Rajaukset ja reunaehdot 2 Miksi, millä ehdoilla? (Ohjaavat määritykset, rajaukset ja reunaehdot) Toiminta Tieto Tietojärjestelmät Teknologia MITÄ Säädökset Tehtävät Strategiat Käsitteet Järjestelmä-tarpeet Teknologia-tarpeet MITEN Organisaatio Toimintamallit Prosessit Tieto Tietomallit Sanastot Järjestelmä-palvelut Teknologia-komponentit MILLÄ Tietovarannot Järjestelmä-toteutukset Teknologia-ratkaisut Julkisen hallinnon kokonaisarkkitehtuurityössä käytetään JHS 179 / Kartturi -viitekehystä. Tässä raportissa arkkitehtuuriperiaatteita on noudatettu löyhästi ja keskittyen toiminta-arkkitehtuuriin; tavoitteena mahdollisimman selkeä kokonaiskuva.

Kuva 14. Tieteellisen laskennan läheisimmät kokonaisarkkitehtuurit

Tier-0 ja Tier-1 tason tieteellinen laskenta Suomessa. Kuva 5. Tier-0 ja Tier-1 tason tieteellinen laskenta Suomessa. THL = Terveyden ja hyvinvoinnin laitos, VTT = Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy, SYKE = Suomen ympäristökeskus, GTK = Geologian tutkimuskeskus, DECI = Distributed European Computing Initiative, PRACE= eurooppalainen suurteholaskennan infrastruktuuri, CSCS = Sveitsin kansallinen superkonekeskus, NSF = National Science Foundation USA.

Kuva 10. Keskeisimpien palveluiden tuottajat ja käyttäjät: T = tuottaja, K = käyttäjä, T, K = tuottaja ja käyttäjä.

Kuva 11. Tieteellisen laskennan toimijat ja sidosryhmät.

Tieteellisen laskennan kapasiteetin voidaan ajatella muodostavan hierarkisen kokonaisuuden, jossa suurteholaskentaresurssit luokitellaan usein kolmeen kategoriaan laskevan tehon mukaan: Tier-0, Tier-1 ja Tier-2. Tarjolla olevan laskentatehon ja käyttäjien lukumäärän suhdetta havainnollistaa seuraava pyramidi:

Suomessa jako CSC:n tarjoaman keskitettyjen Tier-1- ja yliopistojen hajautettujen Tier-2-resurssien välillä on tarkoituksenmukainen ja toimii hyvin. Raskaan kapasiteetin keskittäminen on kustannustehokasta ja toisaalta hajauttamalla saavutetaan toimintavarmuutta ja joustavuutta. Tier-2-resurssit voidaan paremmin räätälöidä paikallisiin tarpeisiin, joiden tyydyttäminen keskitetysti on joskus vaikeaa tai epätarkoituksenmukaista. Lisäksi hajauttaminen tukee osaamisen säilymistä ja kehittämistä.

Ohjeellinen tieteellisen laskennan strategia Käyttäjäkunnan laajentaminen Tehokkuus ja tarkoituksenmukaisuus Kustannustehokkuus Ajanmukaisuus Tuki ja koulutus

Tavoitetila Tieteellisen laskennan kokonaisuus tukee kilpailukykyistä ja kansainvälisesti houkuttelevaa tutkimusjärjestelmää ja mahdollistaa uusia tieteellisiä avauksia. Tieteellisen laskennan kokonaisuus organisoidaan mahdollisimman kustannustehokkaasti yhdistelmänä keskitettyä ja hajautettua ratkaisua.