Articoli di approfondimento - Salvare gli ecosistemi con ecosistemi di dati aperti e infrastrutture digitali
Le e-infrastrutture usano il grid e cloud computing per sfruttare gli archivi, il calcolo e le funzionalità software di una varietà di risorse distribuite. Un gruppo di ricercatori di biologia potrebbe creare un'e-infrastruttura, ad esempio, per studiare un problema specifico. Tramite l'e-infrastruttura i biologi, per collaborare, potrebbero creare un ambiente virtuale di ricerca (VRE - Virtual Research Environment), sfruttando le risorse di calcolo grid per elaborare le informazioni di una fonte e analizzarle con strumenti software di data-mining di un'altra. Ma cosa succede se durante questo lavoro volessero incrociare i loro dati con informazioni provenienti da altri ricercatori, che usano dati, software e sistemi informatici diversi, o addirittura risorse pubbliche di dati aperti? "L'integrazione delle risorse tra le diverse e-infrastrutture è molto difficile e richiede molto tempo, e in molti casi è necessario costruire una nuova infrastruttura, una cosa poco conveniente sia in termini di tempo che di costi", spiega Donatella Castelli, ricercatrice presso l'Istituto di scienza e tecnologie dell'informazione "A. Faedo" (ISTI) del Consiglio nazionale delle ricerche (CNR), Italia. Se tali diverse e-infrastrutture si trovassero in un ecosistema in cui, come in natura, sono a conoscenza le une delle altre, e sono in grado di collaborare o addirittura di competere, la condivisione delle risorse tra loro diventerebbe estremamente più semplice, facile e meno costosa. È stata questa visione che ha portato un consorzio di università, istituti di ricerca, aziende e un organismo delle Nazioni Unite a lanciare il progetto D4Science-II(si apre in una nuova finestra) ("Data infrastructures ecosystem for science"). Il progetto, sostenuto dalla Commissione europea con un finanziamento di 4,3 milioni di euro, ha creato un quadro di interoperabilità per le e-infrastrutture, ovvero un ecosistema di e-infrastrutture in cui fonti di dati, calcolo e software appartenenti a diverse e-infrastrutture possono essere condivise indipendentemente dalla posizione, tecnologia, formato, lingua, protocollo o flusso di lavoro. L'interoperabilità tra le e-infrastrutture nell'ecosistema di conoscenze D4Science-II viene fornita in due modi: attraverso l'uso di standard comuni tra le e-infrastrutture e, cosa più importante, attraverso i cosiddetti "quadri di mediazione". I quadri di mediazione consistono di software che traduce e trasforma dati e processi eterogenei in modo che possano essere utilizzati in contesti diversi da diverse e-infrastrutture, permettendo così la cooperazione. La colonna porante del sistema è gCube, un quadro software scalabile che consente l'interoperabilità e che è stato sottoposto a verifica dal partner di progetto ungherese 4D SOFT. L'e-infrastruttura D4Science non solo aggrega le risorse rendendole interoperabili, ma le ripropone anche ad altre e-infrastrutture, permettendo loro di accedere in modo dinamico a dati, strumenti software e potenza di calcolo. "In questo senso, le e-infrastrutture risultano competitive all'interno dell'ecosistema. I ricercatori possono scegliere, tra le risorse disponibili, quelle che meglio si adattano alle loro esigenze in qualsiasi momento", spiega la dott.ssa Castelli. La forza di tale approccio è evidente nelle applicazioni VRE e gCube (VRE ad accesso aperto) create come parte del progetto D4Science-II e disponibili sul portale D4Science(si apre in una nuova finestra) . "D4Science-II nasce da due progetti precedenti, DILIGENT e D4Science, impegnati nello sviluppo di infrastrutture per le biblioteche digitali costruite su e-infrastrutture abilitate per i grid. Tuttavia, abbiamo visto che già esistono molte e-infrastrutture per scopi specifici e abbiamo ritenuto che è meglio utilizzare le risorse di cui esse già dispongono e farle funzionare insieme, piuttosto che costruire di volta in volta una nuova e-infrastruttura. La nostra attenzione in D4Science-II si è quindi spostata dall'attivare nuove e-infrastrutture alla creazione di un ecosistema di e-infrastrutture", fa notare la dott.ssa Castelli. Dalla biodiversità e la pesca alla fisica delle alte energie... L'ecosistema è stato utilizzato per sostenere i VRE in settori quali la fisica delle alte energie, la biodiversità, le risorse della pesca e dell'acquacoltura. Ha contribuito ad aprire nuove aree di ricerca tra di loro e viene ora esteso a nuovi domini. AquaMaps, un progetto per creare mappe di distribuzione globale delle specie marine del mondo, si avvale di risorse dati e grid di e-infrastrutture attraverso un VRE presente sull'e-infrastruttura D4Science. La generazione di mappe ad alta risoluzione che mostrano la distribuzione delle specie ittiche è un compito computazionalmente impegnativo: disegnare una mappa multi-specie unica richiede 125 milioni di calcoli. Senza un'e-infrastruttura abilitata per i grid, la raccolta delle mappe necessarie per supportare un'attività di ricerca potrebbe richiedere giorni; con il grid computing ci vogliono poche ore. All'interno dell'ecosistema D4Science, tre distinti ma correlati VRE impegnati nell'elaborazione di dati della pesca sono stati in grado di utilizzare le informazioni e le risorse fornite da diverse e-infrastrutture (GENESI-DEC per i dati di osservazione della Terra, GBIF per i dati sulla biodiversità e FIGIS per le informazioni relative alla pesca). Grazie a questa funzionalità, sono riusciti a eseguire processi innovativi di analisi statistica, che prima erano semplicemente impossibili, combinando le informazioni sulle specie ittiche e il luogo di cattura, con i dati ambientali e geospaziali, per esempio. "Raccogliamo statistiche su tutti i tipi di pesca da svariati paesi e riguardanti una grande diversità di qualità di dati. D4Science ci aiuta a raccogliere tutti questi dati", fa notare Anton Ellenbroek del Dipartimento per la pesca e l'acquacoltura della FAO, a Roma. "Si tratta di un'infrastruttura molto importante... ci permette di analizzare le statistiche in modi che non erano possibili prima e possiamo facilmente condividere le informazioni con altri ambienti di ricerca virtuali." La FAO ha anche ospitato un workshop insieme al progetto, intitolato "Digital Repositories - Linked Open Data", volto a esaminare soluzioni per la pubblicazione di archivi digitali come dati aperti collegati, utilizzando strumenti avanzati come i VRE di D4Science. Il successo dei VRE che si occupano di pesca e dati sulla biodiversità in D4Science-II ha ispirato due progetti di follow-up nel campo. Nell'ambito di i-Marine, i ricercatori stanno applicando l'approccio degli ecosistemi alla gestione della pesca e alla conservazione dell'ambiente marino, utilizzando una piattaforma aperta basata sull'infrastruttura D4Science per lavorare con un insieme di fonti di conoscenza e di dati molto più ampio di quello utilizzato per la gestione della pesca tradizionale. Nel progetto EUBrazilOpenBio(si apre in una nuova finestra) ("EU-Brazil open data and cloud computing e-Infrastructure for biodiversity"), ricercatori europei e brasiliani stanno impiegando l'approccio con ecosistemi di e-infrastrutture per creare una piattaforma ad accesso aperto, integrando le e-infrastrutture e le risorse esistenti per la scienza della biodiversità europee e brasiliane. "La cooperazione tra e-infrastrutture apre possibilità e campi di ricerca completamente nuovi. Siamo in grado di confrontare i dati scientifici con le statistiche economiche, per esempio, ottenendo una prospettiva completamente nuova che non era disponibile prima", conclude la dott.ssa Castelli. Link utili: - Sito web del progetto "Data infrastructures ecosystem for science"(si apre in una nuova finestra) - D4Science-II factsheet on CORDIS(si apre in una nuova finestra) - Sito web del progetto "EU-Brazil open data and cloud computing e-Infrastructure for biodiversity"(si apre in una nuova finestra) - Scheda informativa di EUBrazilOpenBio su CORDIS(si apre in una nuova finestra) - Intervento sul tema "Open Data" da parte del commissario europeo Neelie Kroes(si apre in una nuova finestra) Articoli correlati: - D4Science-ll promuove la rivoluzione scientifica e-resource(si apre in una nuova finestra) - Avanza il lavoro sull'infrastruttura grid paneuropea(si apre in una nuova finestra) - Il grid computing per l'Alzheimer(si apre in una nuova finestra) - Progetto EELA dell'UE dà impulso ai sistemi Grid in America Latina e EELA 2 ne diffonde l'uso(si apre in una nuova finestra)