Laboratoria

Laboratorium Innowacyjnych Technologii Sieciowych

Laboratorium stworzy warunki do kompleksowych badań obejmujących wszystkie aspekty funkcjonowania złożonych sieci teleinformatycznych oraz realizowanych przez nie usług. Dzięki zaawansowanym systemom pomiarowym zainstalowanym w laboratorium będzie można przeprowadzać analizę wykonanych testów i wprowadzać modyfikacje optymalizujące działanie systemów sieciowych.

Należy zwrócić uwagę, że w oparciu o dedykowane zasoby sieci PIONIER i sieci MAN laboratorium umożliwi wysokowydajną komunikację sieciową pomiędzy pozostałymi laboratoriami tworzonymi w ramach Projektu PIONIER-LAB oraz zapewni ścisłą integrację wszystkich laboratoriów w jeden ekosystem badawczy. Zapewnienie realizacji dedykowanych i dostosowanych do indywidualnych potrzeb połączeń między laboratoriami różnego typu w projekcie PIONIER-LAB otwiera nowe możliwości prowadzenia interdyscyplinarnych badań z zakresu tworzenia narzędzi dla społeczeństwa informacyjnego. Dzięki tej infrastrukturze możliwe jest szybkie i stosunkowo łatwe budowanie wirtualnych, rozproszonych laboratoriów wykorzystujących dokładnie te zasoby, które potrzebne są w danej pracy badawczej.

Laboratorium innowacyjnych technologii sieciowych będzie wyposażone w zaawansowane urządzenia sieciowe, m.in.:

  • systemy transmisyjne,
  • przełączniki szkieletowe i dostępowe,
  • urządzenia pomiarowe oraz
  • oprogramowanie zarządzające.

Wyposażenie to będzie połączone za pomocą infrastruktury światłowodowej PIONIER i będzie stanowić połączony ekosystem sieciowy. W laboratorium będzie możliwie testowanie i weryfikowanie nowych protokołów sieciowych, oprogramowania służącego to sterowania i zarządzania urządzeniami sieciowymi oraz aplikacjami sieciowymi. Laboratorium będzie także wykorzystywane do weryfikacji rozwiązań pod kątem współpracy z poszczególnymi elementami sieci (takimi jak: systemy dalekosiężnej transmisji optycznej, systemy transmisji pakietowej lub elementy monitorowania stanu infrastruktury pasywnej) lub aplikacjami usługowymi (np. rozproszonymi usługami dostarczanymi przez systemy chmurowe).

Rozproszone Laboratorium Czasu i Częstotliwości

Głównym celem budowy Rozproszonego Laboratorium Czasu i Częstotliwości (ang.: Time&Frequency) jest: i) zapewnienie dostępu do ultra precyzyjnych sygnałów czasu i częstotliwości wszystkim użytkownikom PIONIER-LAB niezależnie od ich położenia geograficznego; ii) zbudowanie sieci transmisji czasu i częstotliwości, która umożliwi opracowanie szeregu nowoczesnych usług (np. stemplowanie dokumentów czasem, dostęp do czasu urzędowego, synchronizację czynności badawczych przy rozproszonych eksperymentach, tj. eksperymentach prowadzonych w różnym czasie i miejscu, w tym przez wiele podmiotów, testowanie i walidację nowoczesnych systemów transmisji czasu i częstotliwości).

Laboratorium będzie wyposażone w zegary atomowe służące do generowania wzorcowego czasu i częstotliwości, w systemy transmisji satelitarnej do synchronizacji poszczególnych zegarów umieszczonych w różnych MAN, a także w zestaw urządzeń pomocniczych służących do transmisji, przełączania i nadzoru oraz pomiarów sygnałów czasu i częstotliwości. Zegary atomowe o najwyższej możliwej dokładności – aktywne masery wodorowe będą rozmieszczone w 3 lokalizacjach (Poznań, Warszawa, Gdańsk), a w 8 następnych (Koszalin, Olsztyn, Bydgoszcz, Białystok, Łódź, Puławy, Kielce i Rzeszów) będą umieszczone zegary atomowe – pasywne masery wodorowe lub zegary cezowe. Całe rozproszone laboratorium będzie zapewniało użytkownikom infrastrukturę dostępu do wzorców czasu i częstotliwości.

Laboratorium umożliwi dostęp do precyzyjnego sygnału czasu i częstotliwości dla każdego zainteresowanego użytkownika, oraz pozwoli na wykorzystywanie takiego sygnału w pracach naukowych oraz badawczych/testowych nad usługami dla przemysłu (biznesu).

Smart Kampus jako Laboratorium Smart City

Laboratorium jest zaprojektowane jako interaktywna platforma badawcza zainstalowana w Kampusie studenckim, pozwalająca na testowanie funkcji w realnym świecie, aby następnie możliwe było upowszechnienie wyników przetestowanych funkcjonalności (zaimplementowanie ich do uniwersalnego użytku, w ramach Smart City). Celem budowy laboratorium jest między innymi: i) umożliwienie badań nad opracowywaniem innowacyjnych usług kampusowych opartych o najnowocześniejsze technologie z zakresu Internetu Rzeczy (ang. Internet of Things – IoT); ii) opracowanie ekosystemu umożliwiającego prowadzenie prac B+R z zakresu Internetu Rzeczy i infrastruktury Smart City w różnych obszarach aktywności człowieka (np. praca, nauka, pozyskiwanie informacji, przemieszczanie się); iii) opracowanie kontrolowanego środowiska umożliwiającego rozwój aplikacji i usług sieciowych wykorzystujących infrastrukturę Internetu Rzeczy w kontekście Smart City.

Wdrożona platforma pozwoli na współdzielenie fizycznych i wirtualnych zasobów laboratorium, tworzenie w ustandaryzowany sposób nowych usług, zbieranie, analizowanie i przetwarzanie danych z czujników i sensorów oraz prowadzenie badań. Informacje pochodzące z wielu źródeł (czujników, niskopoziomowych usług, baz danych) będą stanowić cenny materiał badawczy umożliwiający szeroką analizę tych danych i na tej podstawie tworzenie nowych usług i rozwiązań, które w inteligentny sposób wykorzystają pozyskane informacje.

Smart Kampus jest laboratorium budowanym w oparciu o ideę „żywego laboratorium” (ang. living lab) tworzącym otwarty na innowację ekosystem, w którym rozwiązania usprawniające życie w kampusie są rozwijane, testowane, wdrażane i walidowane przez użytkowników w środowisku docelowego zastosowania. Takie podejście umożliwia aktywne włączenie docelowych użytkowników w proces badania zjawisk i wytwarzania rozwiązań ICT, co przekłada się na lepsze dostosowanie powstających rozwiązań do potrzeb i wymagań użytkowników końcowych.

Laboratorium będzie wyposażone w szereg urządzeń komunikacyjnych umożliwiających tworzenie sieci Internetu Rzeczy (IoT), między innymi w sensory rozumiane jako elementy pomiarowe, badające konkretne wartości zjawisk fizycznych na terenie Smart Kampus czy urządzenia „Edge Computing” zapewniające przetwarzanie danych na poziomie infrastruktury sensorycznej.

Regionalne Żywe” Laboratoria Innowacji Inspirowane ICT

Laboratorium ma służyć prowadzeniu badań nad nowoczesnymi metodami kształcenia w oparciu o rozwiązania ICT. Zainstalowana aparatura będzie umożliwiała testowanie przyjętych rozwiązań edukacyjnych pod kątem ich efektywności, tj. pod kątem tego, jak dalece rozwiązania ICT wpływają na poprawę asymilacji umiejętności podczas kształcenia stacjonarnego. Sieciowy charakter platformy (połączenie laboratoriów poprzez sieć światłowodową) pozwoli na przeprowadzanie testów na odpowiednio wysokiej (reprezentatywnej) grupie.

Celem budowy laboratorium jest:

  • umożliwienie badań nad weryfikacją oraz oceną przydatności rozwiązań ICT w kontekście nowoczesnych metod kształcenia i dokształcania z wykorzystaniem usług sieciowych nowej generacji, takich jak systemy agregowania i udostępniania otwartych treści i multimedialnych obiektów edukacyjnych, sieciowe profile ucznia i nauczyciela jako przestrzeń współpracy i łączenia edukacji formalnej i nieformalnej, systemy dla ewaluacji skuteczności uczenia i uczenia się oraz rozwiązania sieciowe dla poprawy dostępności do sieci i bezpieczeństwa ucznia w Internecie;
  • prowadzenie badań nad skutecznością edukacyjną nowoczesnych metod nauczania, narzędzi i produktów, w szczególności oceny i walidacji umiejętności nabywanych z wykorzystaniem zaawansowanych technologii;
  • umożliwienie badań nad skutecznością nabywania kompetencji cyfrowych przez nauczycieli oraz stanów emocjonalnych z tym związanych;
  • prowadzenie badań nad atrakcyjnością technologicznych narzędzi edukacyjnych;
  • umożliwienie badań nad oceną zaangażowania i motywacji uczniów.

Laboratoria zostaną wyposażone w oprzyrządowanie programowo-sprzętowe do zbierania i analizy danych biometrycznych umożliwiających między innymi:

  • zintegrowane zbieranie danych biometrycznych z zainstalowanych w przestrzeni laboratoriów sensorów takich jak eyetracker, czepki EEG, bransoletki biometryczne, sensory GSR, urządzenia do analizy mimiki i emocji użytkownika;
  • analizę i prezentację on-line (w czasie rzeczywistym, równocześnie ze zbieraniem danych) wszystkich danych zbieranych przez oprzyrządowanie;
  • zapewnienie interfejsu programistycznego dla eksportu w czasie rzeczywistym wszystkich zbieranych w systemie metryk;
  • synchronizację względem globalnego czasu wszystkich zbieranych danych (ang. Time stamping).

Laboratorium Usług Chmurowych

Laboratorium będzie stanowić platformę do prowadzenia badań w zakresie budowy i zarządzania niezawodną, skalowalną i efektywną ekonomicznie infrastrukturą chmurową oraz udostępniania na jej bazie usług chmurowych, włączając mechanizmy IaaS (ang. Infrastructure as a Service) oraz PaaS (ang. Platform as a Service).

Równolegle do zadań badawczych laboratorium udostępniać będzie usługi chmurowe opracowane w ramach laboratorium dla pozostałych laboratoriów i aktywności Projektu. Wykorzystanie rozległej i szerokopasmowej sieci optycznej pozwoli na dostarczenie mocy obliczeniowej, przestrzeni przechowywania oraz narzędzi dla przetwarzania i analityki danych, w skali adekwatnej do charakteru badań prowadzonych w laboratoriach PIONIER-LAB.

Celem Laboratorium Usług Chmurowych jest:

  • opracowanie innowacyjnych rozwiązań umożliwiających budowanie i udostępnianie niezawodnych, skalowalnych i efektywnych ekonomicznie platform chmurowych dla przetwarzania, przechowywania i analityki danych (ang. Platform as a Service);
  • badanie i opracowanie mechanizmów dla zapewnienia wysokiej niezawodności usług i aplikacji uruchamianych na rozproszonej platformie chmurowej;
  • badanie stosowalności i ocena użyteczności tzw. systemów kontrolowanych programowo , w tym sieci (ang. SDN: Software Defined Networking) oraz systemów pamięci masowej (ang. SDS: Software Defined Storage) dla elastycznego zarządzania infrastrukturą chmurową w celu zapewnienia wydajności, efektywności ekonomicznej i niezawodności przetwarzania oraz przechowywania danych.
  • badanie podejść, technik, rozwiązań i algorytmów dla optymalnego przydziału i konfiguracji zasobów infrastruktury chmurowej w zależności od wymagań i charakterystyki wydajnościowej aplikacji w celu optymalizacji wydajności usług lub efektywności wykorzystania zasobów chmury .
  • prowadzenie badań nad mechanizmami zapewniającymi możliwość realizacji usług chmurowych na zróżnicowanym poziom jakości i gwarancji parametrów (ang. SLA: Service Level Agreement).
  • opracowanie podejść i dobrych praktyk w zakresie projektowania, skalowania i zarządzania rozproszoną infrastrukturą chmurową i platformami chmurowymi w celu zapewnienia niezawodności, skalowalności i efektywności ekonomicznej.

Laboratorium Symulacji Wieloskalowych

Laboratorium będzie służyło do przeprowadzania symulacji wielko – i wielkoskalowych dla problemów badawczych, w których występują zróżnicowane skale czasowe i przestrzenne. Symulacje będą możliwe dzięki wykorzystaniu Komputerów Dużej Mocy (KDM)  oraz dzięki przesyłowi danych w ramach sieci światłowodowej PIONIER. Funkcjonalność laboratorium będzie także udostępniana w modelu chmurowym. Zatem będzie ono w tym sensie komponentem Laboratorium Usług Chmurowych.

Celem budowy Laboratorium Symulacji Wieloskalowych jest rozwój działalności B+R poprzez wykorzystanie wysoce wydajnych zasobów obliczeniowych połączonych siecią PIONIER do uruchamiania wieloskalowych i wielkoskalowych symulacji. W szczególności zostanie to umożliwione poprzez łączenie w ramach jednej symulacji wielu modeli dla różnych skali czasowych i przestrzennych problemu, co pozwoli na holistyczną i dokładną analizę danego zagadnienia.

Laboratorium będzie wykorzystywane w procesach projektowania, tworzenia, optymalizacji i wykonywania aplikacji wielkoskalowych dla nauki i przemysłu w oparciu o zasoby Centrów Komputerów Dużej Mocy.

W celu prowadzenia prac badawczych planuje się zakup pojedynczych serwerów obliczeniowych o różnej konfiguracji sprzętowej na potrzeby analiz wydajnościowo-energetycznych obliczeń. Ponadto, na potrzeby własne i planowanej działalności usługowej planowany jest zakup oprogramowania do analizy i optymalizacji aplikacji wielkoskalowych i modeli pojedynczej skali.

Laboratorium i Usługi e-szkoleń (w zakresie PIONIER-LAB i innowacji inspirowanych technologią)

Laboratorium umożliwi badania nad zwiększeniem efektywności procesu kształcenia (zdobywania wiedzy) w oparciu o e-szkolenia. W ich przypadku, ze względu na brak interakcji między nauczycielem a uczniem, o takim charakterze, jaki ma miejsce w tradycyjnym modelu zdobywania wiedzy, konieczne jest odpowiednie dobranie instrumentów służących szkoleniu, aby przekazywane treści były asymilowane w optymalny sposób. Laboratorium umożliwi testowanie rozwiązań, w celu podniesienia jakości kształcenia w oparciu o edukacyjne usługi Internetowe, adresując tym samym problem „niedopasowania” jak ma ciągle miejsce w przypadku e-szkoleń.

Celem budowy laboratorium jest:

  • umożliwienie badań i prowadzenie gruntownych analiz funkcjonowania dziecka oraz dorosłego w kontekście różnych afordancji zasobów treści e-szkoleń, czyli w kontekście świadomego wykorzystywania tych zasobów przez intuicyjne rozumienie sposobów ich funkcjonowania i prezentacji;
  • umożliwienie badań w zakresie doboru treści edukacyjnych, form pracy pod kątem skuteczności edukacyjnej;
  • prowadzenie ewaluacji projektów edukacyjnych.

Laboratorium zapewni, poza możliwością przygotowania i przeprowadzenia e-szkolenia, zintegrowane narzędzia badawcze. Narzędzia te pozwolą weryfikować jakość edukacji prowadzonej przy pomocy e-szkoleń, modyfikować ich parametry dla poprawy tej jakości i dostosowywać wybrane metodyki nauczania pod kątem wykorzystania tego typu materiałów. Użytkownik laboratorium, czy to naukowy, czy komercyjny będzie mógł opracować e-szkolenie, przeprowadzić je, przeanalizować zarówno wyniki jak i cały proces szkolenia i wprowadzić zmiany w celu poprawienia efektywności przygotowanego e-szkolenia w jego następnej wersji.

Laboratorium wyposażone będzie w szereg urządzeń takich jak zestawy kamer, urządzenia audio-wizualne, tablety i komputery z odpowiednim oprogramowaniem do tworzenia e-szkoleń oraz w platformę badawczą z sensorami biometrycznymi, urządzeniami do analizy emocji i mimiki użytkownika do badania wpływu e-szkoleń na procesy nauczania.

Laboratorium Preinkubacji

Budowa laboratorium umożliwi badanie nowych trendów i modeli współpracy między sferą nauki i biznesu ze szczególnym uwzględnieniem wpływu dostępności zaawansowanej infrastruktury teleinformatycznej oraz powiązanych z nią usług B+R na innowacyjność firm i regionów.

Bodowa laboratorium ma na celu:

  • prowadzenie badań gospodarczych nad mechanizmami współpracy firm z jednostkami naukowymi, w tym modeli biznesowych, ze szczególnym uwzględnieniem współpracy podmiotów rozproszonych geograficznie;
  • prowadzenie badań gospodarczych w zakresie wpływu dostępności zaawansowanej infrastruktury teleinformatycznej na innowacyjność i konkurencyjność firm, branż oraz regionów;
  • prowadzenie badań gospodarczych w zakresie wpływu dostępności zdalnych usług eksperckich na innowacyjność i konkurencyjność firm oraz regionów;
  • prowadzenie badań gospodarczych w zakresie wpływu angażowania przedsiębiorstw w badania na trwałość wyników projektów B+R;
  • prowadzenie badań nad nowymi metodami włączania podmiotów zewnętrznych, zarówno osób prawnych, jak i osób fizycznych, w projekty B+R;
  • badanie wpływu czynników społecznych i organizacyjnych, takich jak rozproszenie geograficzne, częstotliwość i zdalny charakter wydarzeń, wiarygodność i zaufanie, postrzeganie marki partnera w modelach współpracy zdalnej, na mechanizmy i efektywność współpracy firm z jednostkami naukowymi różnych dziedzin;
  • badanie oczekiwań i opinii przedsiębiorców w zakresie sposobu dostępu do infrastruktury PIONIER-LAB oraz usług B+R dla przedsiębiorstw. Stworzony wokół laboratorium ekosystem współpracy, nie tylko umożliwi obserwację i doskonalenie metod współpracy nauka-biznes, lecz także analizę metod i skutków włączania przedsiębiorców w projekty badawczo-rozwojowe.

Laboratorium będzie miało charakter rozproszony. Rozszerzenie prowadzonych przez wnioskodawcę działań preinkubacyjnych na 13 lokalizacji wybranych konsorcjantów PIONIER-LAB podniesie jakość i skalę prowadzonych badań, a także w istotny sposób zwiększy liczbę badanych modeli współpracy, w tym o modele rozproszone, których realizacja jest obecnie w Polsce nieosiągalna. Każda z 13 lokalizacji będzie dysponowała eksperymentalną przestrzenią preinkubacji, udostępnianą przedsiębiorcom w celu inicjowania i prowadzenia z ich udziałem interdyscyplinarnych eksperymentów przy użyciu zasobów PIONIER-LAB. Każda z przestrzeni będzie wyposażona w zestawy wideokonferencyjne oraz inne urządzenia audiowizualne do organizacji i transmisji on-line rozproszonych spotkań i wydarzeń. Każda z przestrzeni będzie podłączona do szerokopasmowej sieci PIONIER-LAB. Ponadto, laboratorium będzie dysponowało oprogramowaniem, umożliwiającym zdalne zarządzanie projektami, prowadzenie warsztatów i sesji prototypowania.