Distributed & Cloud Computing Lab.

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Research

 

숙명여자대학교 컴퓨터과학과 분산컴퓨팅&클라우드 연구팀은 다양한 과학 응용 분야를 지원하는 문제풀이 환경(Problem Solving Environment)과 클라우드/그리드 미들웨어에 대한 연구를 진행하고 있다. 이는 계산 집약적이며 대규모의 데이터 처리가 요구되는 과학적 문제들을 유연하고 효율적으로 해결할 수 있는 실행 환경 및 그리드 자원 관리를 제공 한다.


주요 연구 분야 (Main Reserach)


1. 사이언스 클라우드 미들웨어 (Science Cloud Middleware)
  사용자가 필요에 따라 요구하는 컴퓨팅 자원을 유연하게 지원할 수 있는 클라우드 컴퓨팅 기술을 계산 집약적이며 대규모의 데이터 처리가 요구되는 과학 분야에 적용하여 고효율, 저비용 실험이 가능하도록  하는 사이언스 클라우드 미들웨어 기술에 대한 연구를 진행합니다.

  With help of Cloud Computing technology serving on-demand and elastic resource whenever needed, Science Cloud middleware provides integrated experiment services in order to support complex scientific computation and large-scale data processing with high performance and low cost.


2. e-Science 포탈 & 문제풀이 환경 (e-Science Portal & Problem Solving Environment)
  천문, 항공, 화학, 생물 등 복잡한 계산과 데이터 처리해야 하는 과학 실험의 설계, 실행, 관리를 용이하게 해주는 사용자 통합 문제 풀이 환경에 대한 연구입니다. 그리드 자원, 클러스터 자원, 슈퍼컴퓨팅 자원 등의 다양한 자원을 활용하는 자원 관리 연구를 합니다.
  e-Science Portal and Problem Solving Environment for scientific computational and data-intensive applications in Aerospace, Nano, and Bioinformatics, provide easy-of-use integrated environments for scientists and engineers in design, execution,  and management of their experiments. This study also offers hybrid resource management to efficiently manage and utilize diverse resources such as grid, cluster, and supercomputers.

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3. 웰니스 서비스 및 빅 데이터 분석 (Wellness service and Big Data Analysis)
  사람의 일생 동안 주기 별 질병 예방 및 웰니스 삶을 위한 웰니스 코칭 서비스와 컨텐츠를 연구를 합니다. 개인의 축적된 빅 데이터를 분석하여  다양한 웰니스 서비스에 필요한  프레임워크 및 식이관리, 비만관리 등의 서비스 컴포넌트 기술을  개발합니다.
  Research on wellness coaching services and  its contents for healthy living at every stage of person’s life cycle, focuses on providing a personalized coaching framework for wellness services  and  their components such as  food and nutrition, based on each individual's accumulated big data analysis.

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 연구 내용

 ◆ 웰니스 삶을 위한 WellTEC 코칭 서비스 및 콘텐츠 개발

  기업 수요조사 기반으로 도출된 시나리오를 바탕으로 청소년과 중장년층을 대상으로 웰니스 서비스 모델 구축을 위하여 정신건강, 비만/영양, 만성질환 관리를 위한 센싱 모니터링 기술개발측정된 생체정보 활동정보를 시나리오에 기반하여 DB, 이벤트 추출, 데이터 마이닝 기법을 통한 평가 콘텐츠 개발, 기업의 수요에 따른 웰니스 서비스 시나리오 개발 시나리오에 맞춘 프레임워크 기술 연구 이와 관련한 오픈 API 컴포넌트 개발, 시나리오 프레임워크를 이용한 청소년 대상 정신건강 비만/영양 관리 웰니스 실증 사업 구축, 시나리오 프레임워크를 이용한 중장년층 대상 비만/영양 만성질환 웰니스 실증사업 구축한다.

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  ◆ 가상 자원 오토 스케일링 기술 개발
본 연구에서는 하이브리드 인프라를 공유하여 효율적으로 통합 활용하기 위해 필요한 동적 오토 스케일링 기법을 연구한다. 하이브리드 클라우드 환경에서 응용 실험에 효율적인 오토 스케일링 기법을 연구하고자 하며, 요구 데드라인 내에 작업 실행을 제공하는 데드라인 기반의 오토 스케일링 기법을 연구한다. 이때 항공우주분야, 천문우주분야와 같이 특화된 실제 환경에서 사용할 수 있는 성능 또는 비용을 고려하는 동적 스케일링 정책을 수립한다. 본 연구는 제안하는 기법을 Bag of Task 타입인 CFD 응용과 변광 지수 계산 응용과 워크플로우 타입인 단백질 주석 처리 워크플로우 응용 등 계산 및 데이터 분석 작업에 특화된 오토 스케일링 알고리즘을 개발하고 각각의 응용에 특화된 오토 스케일링 알고리즘을 이용하여 응용의 동적 자원 할당 관리 실험과 대규모 작업 처리에 대한 시뮬레이션을 실시한다. 본 연구에서는 하이브리드 클라우드 환경에서 효율적인 자원의 활용이 가능한 정책 스케줄링 기반의 가상 자원 오토 스케일링 기술을 개발하고, 계산 및 대규모 데이터 분석 작업에 특화 된 오토 스케일링 알고리즘을 제안한다.

 

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 ◆ 하이브리드 클라우드 자원의 효율적 활용을 위한 적응형 자원선택 기법 연구개발
본 연구에서는 슈퍼컴퓨팅, 그리드, 클라우드 컴퓨팅과 같은 분산 컴퓨팅 인프라들을 기반으로 하는 이기종 자원들을 효율적으로 통합하여 활용하기 위한 적응형 자원 선택 알고리즘을 연구하고자 하며, 특히 계산 과학 분야 응용의 특성이나 시간, 비용 등의 정책(policy)을 수용할 수 있는 동적 클라우드 프로비저닝 기법을 연구한다. 본 연구는 하이브리드 클라우드 환경에서 자원들의 효율적 활용을 위해 요구되는 기술 확보하고, 대용량 작업의 처리를 위해 보유중인 전산 장비 외에 클라우드 서비스 및 기타 이기종 분산 인프라를 동시에 활용가능하게 됨으로서 대용량 작업의 처리를 위한 전산 장비 구입비용 및 데이터 처리비용 감소시킨다.

 

  ◆ 온톨로지 기반 작업 스케줄링
사용자의 요구사항에 맞는 그리드 자원을 온톨로지로 명세하는 방법을 정의하여 그리드 자원들을 온톨로지로 가상화하고, 유사도 계산 알고리즘을 적용해 여러 온톨로지들을 비교함으로써 동적으로 가상 조직을 구성하는 방법을 연구한다

  

  유동 물리 해석을 위한 수치 연구 프레임워크 개발
차세대 IT 기반 전산기술을 접목하여, 압축성 유동 해석, 난류 유동 해석, 다상 유동 해석 등 다양한 형태의 유동 물리 해석 연구 및 수치해석 기법 개발이 가능한 연구 프레임워크를 개발하여 수치 기법 개발의 효율성 증가 및 편의성을 향상시킨다. 본 연구는 유동 물리 해석을 위한 수치 연구 프레임을 구축하여 이를 바탕으로 새로운 수치 기법을 효율적으로 개발할 수 있는 연구 기반을 조성한다. 향상된 수치 기법을 이용하여 고정밀 유동 해석을 가능해져, 유동 현상을 연구하는 관련 자연 과학 및 공학 분야의 발전을 기대할 수 있다. 유동 물리 해석 및 가시화 기술은 컴퓨터 그래픽스 분야와 접목하여 영화 및 애니메이션과 같은 영상 분야 등으로 기술 이전이 가능하다.

 

  ◆ 항공 우주 시뮬레이션을 위한 e-Science Portal
e-Science Portal
은 항공 우주 시뮬레이션을 위한 설정과 작업 수행을 명령할 수 있는 서비스들과 연구자의 요구사항에 따른 여러 추가적인 서비스들을 연구자가 쉽게 사용할 수 있는 환경을 제공한다. 포탈 상에서 사용자 코드를 선택하고 실행하는 인터페이스를 개발하여 실험 환경을 구성하는 데에 편의를 제공한다.

 

 

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<e-AIRS: e-Science 기반의 항공우주 연구 환경>

 

 

  작업 이력을 활용한 그리드 메타 스케줄링 및 워크플로우 디자인 및 편집 기법 연구
그리드와 작업의 특성 분석을 위하여 누적된 작업 이력을 통계적으로 분석하며, 작업을 수행할 자원을 선택하기 위해 작업의 수행 패턴을 추론한다. 작업 이력을 다각도에서 분석해 얻은 정보는 그리드 메타 스케줄링 연구, 그리드 관리 및 운용, 설계 및 성능 평가 등 다양한 분야에 쓰일 수 있다.  또한, 워크플로우 에디터를 통해 작업을 디자인하고, 엔진에서 디자인된 작업 정보를 받아 실질적인 작업의 실행, 컨트롤, 모니터링 서비스를 수행하도록 개발한다.

 

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<그리드 메타 스케줄링과 작업이력 통계분석 과정>

 

 

  사이언스 클라우드 구축
대용량의 고속 병렬 처리 기술을 이용하고 가상 작업 공간 구성하여 연구자에게 서비스로 제공하는 Science Cloud를 연구한다. 그리드 환경의 컴퓨팅 자원, 스토리지 자원, 초고속 네트워크를 가상화함으로써 가상 작업공간의 구성을 용이하도록 하는 응용 연구를 진행 중이다. Science Cloud 기반의 가상 작업공간을 통하여 다양한 작업 실행을 지원하며, 쉽고 재사용 가능토록 하여 응용 실행의 효율성과 유연성을 확보한다

 

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<사이언스 클라우드와 가상 작업공간 서비스>