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Hypersmooth (visualisation de cartes)

STEAMER / Christine Plumejeaud

Portail qui vise à démontrer que le calcul et la visualisation interactifs de cartes de potentiel paramétrées par l’utilisateur est possible.

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Objectifs

Le portail Hypersmooth est un projet qui vise à démontrer que le calcul et la visualisation interactive de cartes de potentiel paramétrées par l’utilisateur est possible.

Le point dur réside dans la complexité du calcul qui nécessite la mise en œuvre sur des grappes de calcul d’un algorithme optimisant les temps de calcul.

Une autre difficulté est liée à la visualisation : fabriquer des cartes à partir des matrices de potentiel n’est pas direct. La dernière difficulté est de faire comprendre à l’utilisateur les hypothèses sous-jacentes au calcul et le paramétrage qui contrôle ces hypothèses : forme de fonction et portée.

Le scénario cible libère l’utilisateur de toute contrainte logicielle : tous les calculs sont faits du côté serveur, et il interagit avec le serveur de calcul à travers une interface Web. Il n’existait à l’heure actuelle aucune interface Web permettant de paramétrer et lancer des calculs sur des serveurs puissants pour calculer des cartes de potentiel, à partir de données détenues par l’utilisateur et ceci en COMPLÈTE autonomie.

Le scénario de démonstration actuel comporte deux volets :

  • Le premier volet porte sur le paramétrage et l’aide en ligne pour le paramétrage avec l’usage d’un servlet (technologie java/JSP) pour l’activation d’un noyau de calcul « simple ». Ce noyau de calcul écrit en java fonctionne sur un simple processeur et permet de calculer des cartes de potentiel sur des zones géographiques limitées (surface équivalente à la France) pour une résolution de 1000 x 1000 pixels au maximum.
  • Le second volet de l’expérimentation, qui n’est pas totalement achevé, permettra d’activer un serveur de calcul puissant à distance, via un protocole SOAP et de visualiser des cartes de potentiels sur de grandes étendues (l’Europe, le monde). Il permettra de faire un lien fort entre les technologies
  o	de la cartographie interactive, 
  o	des Systèmes d’Information 
  o	de calcul intensif.
 

Les utilisateurs sont externes au LIG (géographes de Paris) mais ils accèdent au moteur de calcul par un couple login/mot de passe que nous leur fournissons par mail. Ils téléchargent leurs données dans un format courant et documenté (MIF/MID) et choisissent ensuite les paramètres de leur calcul (fonction, portée, résolution de l’image). En troisième étape, ils peuvent configurer les couleurs et les classes de discrétisation de la carte dessinée, une image qu’ils peuvent ensuite sauvegarder sur leur machine. Les acteurs internes au LIG sont essentiellement l’équipe STEAMER et MESCAL. Ils interviennent éventuellement pour la mise à jour des versions de logiciel.

 

Indicateurs de résultat

  • L’utilisabilité de l’interface et sa compréhension par des utilisateurs ne peut être évaluée que par une enquète utilisateur (à définir et réaliser)
  • Les capacités technologiques du workflow conçu (upload de données, traitement à la volée, connection parSOAP à une grappe de calcul, retour d’images). Elles peuvent être évaluées par un simple batterie de tests fonctionnels dont certains sont décrits dans le rapport de stage en annexe.
  • Les capacités de calcul des serveurs (soit le noyau simple, soit le noyau distribué) peuvent être mesurées par des mesures de performance (temps de calcul, nombre de points à calculer, taille des données). Une partie de ces mesures a déjà été effectuée pour le noyau de calcul simple (EuclidianPotential) sur une machine avec processeur Intel, 2.79GHz et 512Mo de RAM. Le tableau expose les résultats (en termes de temps de calcul) pour une résolution variable. Pour des résultats complémentaires concernant hyantès, le noyau de calcul parallélisé, les résultats ont été publiés dans une revue française, que nous joignons en annexe.

Tableau 1. Performances du noyau de calcul “simple” sur une machine standard (2,79 Ghz, 512 Mo).

 

Architecture

Pour démarrer l’expérience, il est nécessaire de comprendre l’architecture (cf fig. 1) et de vérifier le stress (nombre maximum de requête, volume de calcul) que peut supporter la plateforme.

Figure 1. Architecture du portail Web Pour le calcul de cartes de potentiel.

Matériellement, il faut déployer la servlet HyportalMap (un .war) dans un container d’application Web (sur GlassFish ou Tomcat), derrière un serveur apache avec redirection HTTPS sécurisée par login/mot de passe.

Pour tester le second volet de l’expérience, il faudra avoir installé sur un cluster ou bien une machine SMP (comme idkoiff) le code de calcul de potentiel parallélisé (hyantès), et activer le module SOAP sur le server de calcul, et enfin autoriser un lien HTTP entre la machine où sera installé la servlet HyportalMap et le code de calcul Hyantès.

 

Phases et livrables

Phase 1 : déployer la servlet et utiliser le moteur de calcul simple (EuclidianPotentiel). Délivrable : .war

Phase 2 : déployer le moteur de calcul hyantès parallélisé sur un cluster ou une machine SMP. Délivrable : .tar.gz à installer sur machine SMP, plus un compilateur GCC (normalement déjà présent sur ce type de machine)

Phase 3 : établir la connectivité HTTP entre la machine SMP et la machine hébergeant la servlet, et débloquer le menu permettant de calculer les cartes de potentiel sur grandes étendues (sollicite hyantès). Délivrable : .war mis à jour

 

Acteurs et contributions

Christine Plumejeaud et Dounia Azzi (Steamer)

  • Développement et livraison des .war
  • Test fonctionnels des .war et du portail déployé
  • Déploiement sur machine SMP de hyantès
  • Plan de test pour stresser la servlet et les moteur de calcul
 

Matériel et services nécessaires

  • Une machine serveur standard
  • équipée de GlassFish ou Tomcat et d’un serveur Apache.
  • Une JVM java1.5 avec augmentation de la taille de la mémoire virtuelle : 1012 Mo
  • Un espace de stockage à évaluer.
  • Moyens supplémentaires liés à la phase 2 : les administrateurs de grille5000 et de la machine SMP idkoif, l'autorisation d’accès aux ressources de calcul intensif.

Annexes

  • Christine Plumejeaud, Jean-Marc Vincent, Claude Grasland, Jérôme Gensel, Hélène Mathian, Serge Guelton, Joël Boulier  HyperSmooth : calcul et visualisation de cartes de potentiel interactives - Colloque International de Géomatique et d'Analyse Spatiale. Numéro spécial de la Revue Nouvelle des Technologies de l'Information. RNTI-E-13, pp 19-42, ed. Cépaduès, 2008.
  •  
  • Info complémentaire: Mémoire CNAM (grade master 2 de recherche) de Christine Plumejeaud - juin 2007