În prezent, oamenii de știință au nevoie de accesarea noilor capacități de tehnologie a informației, ce pot realiza simulări de calcul complexe de mare rezoluție într-un timp rezonabil. Programe sofisticate de simulare ne permit să studiem fenomene ce nu ar putea fi observate sau reproduse prin experimente standard de laborator. Modelarea proceselor naturale complexe în general, și calculele numerice în particular, reprezintă o necesitate esențială a cercetarii actuale. În general, toate centrele moderne de cercetare beneficiază de pe urma centrelor de calcul într-o formă sau alta (de ex: Computational Geodynamics Laboratory, CGEO, UNAM, Mexico: www.geociencias.unam.mx/geodinamica; Computational Infrastructure for Geodynamics at CalTech, USA: http://www.geodynamics.org/cig). Puterea combinată a echipamentului de calcul și a software-ului sofisticat, a software-ului de vizualizare și a aplicațiilor științifice produse și folosite în cadrul grupurilor de cercetare interdisciplinare fac posibil avansul actual spre frontierele științei și deschid noi căi de cercetare științifică.

      Infrastructura cibernetica integreaza hardware specializat pentru calcule de mare viteza, o colectie de software specializat si un pachet de vizualizare performant. Echipe interdisciplinare si profesionisti in domeniul infrastructurilor cibernetice sunt de baza pentru functionarea optima a infrastructurii cibernetice pentru a crea, propaga si conserva datele stiintifice, informatia si cunostiintele. Se naste asfel, un nou domeniu de cercetare interdisciplinara la limita dintre geostiinte si cibernetica cu un aport deosebit din partea geologiei si a geofizicii. Acest nou domeniu de cercetare este cunoscut sub numele de geodinamica computationala si trateaza probleme ce pot largi considerabil cunostiintele nostre stiintifice asupra originii si comportamentului zonelor seismogenice cum ar fi Vrancea.

      Un cluster de servere de calcul/vizualizare de inalta performanta (High-Performance Computer/Visualization cluster-HPCC/HPVC) reprezinta un grup de servere interconectate, lucrad impreuna si formand un singur supercalculator. Sistemele HPCC sunt construite pentru a imbunatatii performantele proportionate de un singur calculator si in acelasi timp pentru a fi mai eficiente atat din punct de vedere al costurilor cat si din punct de vedere al vitezei operatiilor, fata de un calculator normal. Componentele unui HPCC sunt legate intre ele printr-o retea locala foarte rapida. Un singur calcul necesita comunicarea permanenta intre nodurile de calcul ceea ce inseamna ca sistemul HPCC imparte o retea specifica, este dens localizat si are noduri omogene. Softuri intermediatoare cum ar fi softul open source MPI (Message Passing Interface) permite programelor de calcul clusterizat portabilitatea pe o larga varietate de clustere. In simularile geodinamice ale proceselor tectonice, lucram in domenii de decompozitie in care fiecare latura a domeniul de calcul 3D are asignat un numar de procesoare.

Figura 1. Impartirea domeniul de calcul. Un singur model cu 8x8x8 procesoare in fiecare directie ar avea nevoie de un total de 512 procesoare.

      De exemplu daca alocam 8 procesoare in directia latitudinii, 8 procesoare in directia longitudinii si 8 procesoare in adancime, vom avea nevoie de 8x8x8=512 procesoare pentru a realiza o singura simulare. Aceasta reprezinta o putere de calcul importanta si poate fi atinsa doar prin folosirea unui sistem HPCC. Deasemenea, pentru problemele de mecanica fluidelor (de ex, convectia in manta) este nevoie de asigurarea unei comnicari rapide permanente intre serverele de calcul si de aceea este nevoie de o legatura de retea interna rapida (ex: 10GigE, Infiniband sau Myrinet). Masinile tip Terrascale (sisteme HPCC cu peste 1000 de procesoare) deschid posibilitatea explorarii fenomenelor geodinamice pe o scara spatiala si temporala mai extinsa. Conditiile de abordare realiste si parametrii calculelor numerice geodinamice sunt legate de largi scari temporale si spatiale pe care modelele le simuleaza, si in acelasi timp de incorporarea proceselor fizice si chimice in aceste scari. Software-ul geodinamic specializat tip open source, ce se poate scala bine pe sisteme HPCC de sute de procesoare, este valabil in prezent multumita unor initiative stiintifice importante cum ar fi de exemplu www.geodynamics.org. Deasemenea, pachetele generale de elemente finite (ex: www.pde2d.com) au optiunea de calcul multiprocesor. Din moment ce distanta dintre tehnologie si software in campul geodinamicii computationale s-a micsorat atat de mult, consideram ca ne situam intr-un pozitie temporala excelenta pentru a solicita fondurile necesare acestui proiect.

      Realizarea pentru prima data in Romania a unei infrastructuri cibernetice legate de geodinamica poate fi folosita pentru a raspunde intrebarilor cheie legate de originea si evolutia spatio-temporala a zonei seismogenice din Vrancea. Proiectul de cercetare propus intentioneaza sa implementeze aceasta infrastrutura cibernetica din urmatoarele motive:

1/cantitati mari de date au fost adunate de-a lungul ultimelor decade in urma a numeroase proiecte nationale si internationale in zona Vrancea.

2/grupuri diferite de cercetare au propus scenarii geodinamice mai degraba contrastante asupra originii zonei seismogenice Vrancea. De aceea ne aflam la momentul de timp favorabil pentru a proba aceaste ipoteze de lucru prin metode numerice. Aceasta va ajuta la intelegerea punctelor puternice sau slabe ale fiecarei ipoteze in parte.

3/exista o tendinta globala de a avea o infrastructura cibernetica corespunzatoare in centrele de cercetare specializate in domeniul stiintelor pamantului, in special in domeniul geodinamicii, Propunem in acest proiect creearea pentru prima oara in Romania a unei astfel de infrastructuri ce va deschide un nou camp de cercetare in beneficiul multor generatii de cercetatori tineri.