cách mạng hóa khoa học kỹ thuật qua cyber infrastructure

1
Gi
Gi
á
á
o
o
sư
sư
Trương
Trương
Nguy
Nguy
ệ
ệ
n
n
Th
Th
à
à
nh
nh
C
C
á
á
ch
ch
m
m

ạ
ạ
ng
ng
h
h
ó
ó
a
a
khoa
khoa
h
h
ọ
ọ
c
c
k
k
ỹ
ỹ
thu
thu
ậ
ậ
t
t
qua cyber
qua cyber

-
-
infrastructure
infrastructure
Trung
Trung
tâm
tâm
H
H
ó
ó
a
a
lý
lý
thuy
thuy
ế
ế
t
t
Henry
Henry
Eyering
Eyering
Đ
Đ
ạ
ạ

i
i
h
h
ọ
ọ
c
c
Utah
Utah
2
Khoa
Khoa
H
H
ọ
ọ
c
c
v
v
à
à
Công
Công
Ngh
Ngh
ệ
ệ
T

T
í
í
nh
nh
To
To
á
á
n
n
(
(
Computational Science and Engineering)
Computational Science and Engineering)
Các ngành khoa
họcvàcông
nghệ khác
Khoa học
máy tính
Công nghệ
(khai thác,
biểudiễn)
thông tin
Là ngành khoa họctương đốimới, nghiên cứuviệc ứng dụng khả năng
tính toán cao củamáytínhđể giải quyết các vấn đề của các ngành khoa
học, công nghệ thông qua quá trình mô phỏng, mô hình hóa.
Vớisự tiếnbộ trong lĩnh vực máy tính và công nghệ thông tin, việcmô
phỏng trên máy tính đãcóthể thay thế mộtsố phương pháp thực
nghiệmtruyềnthống. Thậm chí nhiềuhiệntượng phứctạptrongthựctế

không thể
tiếnhànhthực nghiệm đượcmàchỉ có thể mô phỏng trên
máy tính.
3
“
“
Khoa
Khoa
h
h
ọ
ọ
c
c
t
t
í
í
nh
nh
to
to
á
á
n
n
cao
cao
c
c

ấ
ấ
p
p
s
s
ẽ
ẽ
tr
tr
ở
ở
th
th
à
à
nh
nh
y
y
ế
ế
u
u
t
t
ố
ố
ch
ch

í
í
nh
nh
h
h
ỗ
ỗ
tr
tr
ợ
ợ
nghiên
nghiên
c
c
ứ
ứ
u
u
khoa
khoa
h
h
ọ
ọ
c
c
ở
ở

th
th
ế
ế
k
k
ỷ
ỷ
21
21
”
”
H
H
ộ
ộ
i
i
đ
đ
ồ
ồ
ng
ng
nghiên
nghiên
c
c
ứ
ứ

u
u
khoa
khoa
h
h
ọ
ọ
c
c
Hoa
Hoa
K
K
ỳ
ỳ
4
“Khoa học tính toán – nghiên
cứuviệcsử dụng khả năng tính
toán cao cấpcủamáytínhđể
hiểuvàgiải quyết các vấn đề
phứctạp–trở thành vấn đề bức
thiết trong mụctiêudẫn đầu
khoa học, cạnhtranhkinhtế và
an ninh quốcgia”
John H. Marburger III, Giám đốc ban chính sách
khoa họcvàcôngnghệ củatổng thống Mỹ
Tạp chí hóa học và công nghệ 27/06/2005
Solid-State
Physics

Material
Science
Quantum
Chemistry
Molecular
Mechanics
Thermo-
dynamics
Computational
Fluid
Dynamics
Reaction
Engineering
Kinetics
Bio-
Molecular
Modeling
Bio-
Informatics
Thang
Thang
n
n
ố
ố
i
i
k
k
í

í
ch
ch
thư
thư
ớ
ớ
c
c
th
th
ờ
ờ
i
i
gian
gian
v
v
à
à
không
không
gian
gian
Thang
Thang
n
n
ố

ố
i
i
c
c
á
á
c
c
ng
ng
à
à
nh
nh
khoa
khoa
h
h
ọ
ọ
c
c
v
v
à
à
k
k
ỹ

ỹ
thu
thu
ậ
ậ
t
t
Mechanical
Engineering
6
ROADMAPCSE-Online là gì?
CSE-Online là gì?
CSE-Online là gì?
CSE-Online là gì?
Sơđồliên kết các ngành nghiên cứu
7
Mô
Mô
ph
ph
ỏ
ỏ
ng
ng
đa
đa
c
c
ỡ
ỡ

v
v
à
à
thi
thi
ế
ế
t
t
k
k
ế
ế
c
c
á
á
c
c
v
v
ậ
ậ
t
t
li
li
ệ
ệ

u
u
m
m
ớ
ớ
i
i
Thiếtkế sảnphẩmtừ vi mô
đếnvĩ mô
Tính chất
hóa họccỡ
nguyên tử
Tương tác
cỡ nano
Bề mặtcỡ
micro
Weave
properties
P
h
â
n
t
í
c
h
,

T

h
i
ế
t
k
ế
v
à
T
ố
i
ư
u
8
N
N
ố
ố
i
i
li
li
ề
ề
n
n
h
h
ó
ó

a
a
h
h
ọ
ọ
c
c
cơ
cơ
b
b
ả
ả
n
n
&
&
k
k
ỹ
ỹ
thu
thu
ậ
ậ
t
t
ph
ph

ả
ả
n
n
ứ
ứ
ng
ng
Hóa lượng tử
Động học&
Động lựchọc
Cơ chế phứctạp
Mô phỏng CFD
(Computational
Fluid Dynamics)
T
h
a
n
g
t
h
ờ
i
g
i
a
n
v
à

k
í
c
h
t
h
ư
ớ
c
9
Fundamental Chemistry
Prof. Minh Tho NGUYEN, Department of Chemistry,
University of Leuven, Belgium
Discovering Novel Chemical Phenomena using Quantum Chemical Methods
• Atmospheric and combustion chemistry,
• Organic and bioorganic molecules
• Nano-molecules
• New concepts for understanding reactivity
Collaborations:
- HCM City University of Technology - HCMCity Uni of Natural Sciences
- University of Da Nang
- University of Education Hanoi - VN National University Hanoi
10
Ch
Ch
ỉ
ỉ
nh
nh
ờ

ờ
v
v
à
à
o
o
m
m
á
á
y
y
t
t
í
í
nh
nh
, con
, con
ngư
ngư
ờ
ờ
i
i
c
c
ó

ó
th
th
ể
ể
hi
hi
ể
ể
u
u
rõ
rõ
c
c
ấ
ấ
u
u
tr
tr
ú
ú
c
c
v
v
à
à
ch

ch
ứ
ứ
c
c
năng
năng
c
c
ủ
ủ
a
a
c
c
á
á
c
c
phân
phân
t
t
ử
ử
ph
ph
ứ
ứ
c

c
t
t
ạ
ạ
p
p
11
12
13
S
S
ự
ự
ph
ph
á
á
t
t
tri
tri
ể
ể
n
n
c
c
ủ
ủ

a
a
c
c
á
á
c
c
h
h
ệ
ệ
th
th
ố
ố
ng
ng
siêu
siêu
m
m
á
á
y
y
t
t
í
í

nh
nh
14
Tốc độ tăng trưởng khả năng tính toán
của máy tính
3 giai đoạntăng trưởng:
15
Tốc độ giảm chi phí lưutrữ dữ liệu:
cấpsố lũythừa
16
Sự bùng nổ thông tin
cũng như tấtcả các ngành
kỹ thuật và các lĩnh vực liên
quan đếntri thứchiện đại
(thương mại, bảomật,…)
Khoa học đang đối
diệnvớisự bùng nổ
thông tin
17
Nhóm tư vấncủaNSF về
Cyberinfrastructure
Cyberinfrastructure (thuậtngữ được nhóm tư vấn đề xuấtnăm 2003): môi
trường nghiên cứutrongđócácdịch vụ: tính toán cao câp, cộng tác, truy xuất
dữ liệu, quản lý thong tin đượccungcấp cho người nghiên cứu thông qua hệ
thống mạng tốc độ cao.
Gồm phầnmềm, phầncứng, các công nghệ khác và con người cầnthiết để hỗ
trợ cho sự khám phá tri thứctrongcáclĩnh vựckhoahọc và công nghệ hi
ệntại
và tương lai. ( />“mộtkỷ nguyên mới cho nghiên cứu khoa học và công nghệđãló
dạng nhờ sự hỗ trợ của quá trình phát triểnkhôngngừng trong kỹ

thuật tính toán, thông tin, truyền thông và nhu cầu nâng cao độ
phứctạplẫn qui mô trong các vấn đề cầngiải quyết ngày nay. Kỹ
thuậtnàyđã đạt đếnmứccóthể hiệnthực hóa khái niệm
cyberinfrastructure: những thể loạimớicủamôitrường tri thức
khoa học, công nghệ, cách thứctổ ch
ứcvàthựchiện nghiên cứu
theo phương pháp mớivớihiệuquả cao.”
• />• />18
Các hướng phát triển đồng qui
Science-driven pilots
E-science
Collaboratories
IT & Future of Higher Education
GRIDS (broadly defined)
2nd Edition
www.mkp.com/grid2
Cyberscience
19
S
S
ự
ự
ph
ph
á
á
t
t
tri
tri

ể
ể
n
n
c
c
ủ
ủ
a
a
khoa
khoa
h
h
ọ
ọ
c
c
Bán thực nghiệm+ Môtả (M)
Phân tích (P) + Thực nghiệm(TN)
P+T+ Mô phỏng (M)
P+T+M+KD (Khai thác dữ liệu)
1600 1700 1800 1900 1950 2000 time
Khoa học tính toán phát triển cùng vớisự tiếnbộ của máy tính
Khoa họcvớidữ liệu cao (data-intensive science) mớixuấthiệngần đây
Vai trò phát triểncủa công nghệ tính toán:
Tổ chức và khai thác dữ liệu
(Data intensive (data farming, data mining))
PT
M

P
T
P
T
M
KD
Mốiquan hệ:
¿
Thành lậpdữ liệu
(Number crunching)
20
Qui
Qui
tr
tr
ì
ì
nh
nh
hi
hi
ệ
ệ
n
n
đ
đ
ạ
ạ
i

i
kh
kh
á
á
m
m
ph
ph
á
á
tri
tri
th
th
ứ
ứ
c
c
khoa
khoa
h
h
ọ
ọ
c
c
Thông hiểudữ liệu
(Data Understanding)
Khám phá tri thứcmới

(New Knowledge)
Tậphợpdữ liệu (Data Gathering)
Tổ chứcdữ liệu (Data Farming) :
Lưutrữ/Truy xuất, Đánh thứ tự (Indexing),
Tổ chứccấu trúc tìm kiếm (Searchability),
Tổng hợpdữ liệu (Data Fusion),
Trao đổidữ liệu (Interoperability).
Khai thác tri thức (Data Mining):
Tìm kiếm theo mẫu (pattern) và mối liên hệ (correlation),
Phân tích tính tương đồng (clustering analysis), phân loạitự động
(automated classification),
Tìm kiếm thông tin độ
tbiến (Outlier / anomaly searches),
Biểudiễntrực quan đachiều (Hyperdimensional visualization).
}
Kỹ thuậtdữ liệu
Những thách
thức chính về
kỹ thuật
Những thách
thức chính về
phương pháp
21
Nếu
cơ sở hạ tầng dân dụng (civil
infrastructure) cầnthiếtchosự phát triển
của kinh tế công nghiệp
thì
cơ sở hạ tầng công nghệ thông tin (cyber
infrastructure) cầnchosự phát triển kinh

tế tri thức trong tương lai.
Đi
Đi
ể
ể
m
m
m
m
ấ
ấ
u
u
ch
ch
ố
ố
t
t
22
A Cyber-Infrastructure
for Computational Science
and Engineering
• Thanh N. Truong (Director) University of Utah
• Julio Facelli University of Utah
• Tom Cheatham University of Utah
• James Lewis Bringham Young University
Supported by: National Science Foundation - Information Technology Research
23
Công cụ phân tích & trực quan hóa

Hướng dẫn
Công cụ giao tiếp
T
ư
l
i
ệ
u
đ
i
ệ
n
t
ử
&

c
ơ
s
ở
d
ữ
l
i
ệ
u
C
ô
n
g

c
ụ
Ứ
n
g
d
ụ
n
g
k
ho
a
h
ọ
c
Vậtlý Hóahọc
Khoa họcvậtliệu
Sinh học
Kỹ thuậtphản ứng
Computational Science and
Engineering Online (CSEO)
Môi trường tính toán
trên web
Trường đạihọc Phòng thí nghiệmquốcgia Cáccôngty
Mạng tính toán (Computing Grids)
CSE-Online là gì?
Cyberinfrastructure cho khoa học
và kỹ thuậttínhtoán