• Sunday June 16,2019

Internet2

Anonim



Il ricercatore dell'Università dell'Indiana John N. Huffman, seduto all'interno di un ambiente virtuale 3-D soprannominato CAVE, è in comunione con "Blue Window Pane. " Quando uno spettatore si avvicina alla faccia gigante, apre gli occhi e canta. Margaret Dolinsky, l'artista, ha mostrato il suo lavoro via Internet2 in ben sei CAVE contemporaneamente.
Nel corso di 10 ore, ho strisciato dentro una ciocca di DNA, schivato un blocco orbitante di spazzatura spaziale, ispezionato un cristallo appena sintetizzato, e ho attraversato la città maya di Chichén Itzá. Ho volato nell'arte digitale, ho esaminato un supercluster galattico a un miliardo di anni luce dalla Terra e ho visto gli impensabili piccoli spazi di Calabi-Yau sospettati di annidarsi nel cuore delle superstringhe. Sono impressionato. Sono stupito. Sono un po 'malato di movimento.
E non ho mai lasciato l'Indiana.
Ognuna di queste destinazioni virtuali dimostra il tipo di massiva applicazione di dati che può ingrandire Internet2, un universo parallelo di connettività truccato che mostra dove, con un po 'di fortuna, l'Internet originale andrà. Mentre il resto di noi guarda icone a clessidra, video a scatti e audio balbettante, gli utenti di Internet2 godono di una vera tele-presenza: la possibilità di essere simultaneamente sia qui che lì tramite video cristallino e audio stereo digitale. Aumentato da nuovi tipi di display, come stanze intere che immergono lo spettatore in ambienti virtuali tridimensionali, Internet2 è l'Internet iperverso che tutti speravamo negli anni '90 ma che non è mai arrivato.
Internet2 è uno sforzo di oltre 190 università statunitensi - nonché partner industriali e agenzie federali - per sviluppare un Internet più veloce, intelligente e capace, che metta al primo posto le esigenze della scienza e dell'istruzione. È iniziato l'1 ottobre 1996, nel seminterrato di un hotel vicino a Chicago, quando 34 scienziati universitari si sono incontrati per risolvere un problema. I ricercatori erano preoccupati del fatto che la crescita di Internet, volente o nolente, di Internet si era allontanata dalla visione di fondatori come Tim Berners-Lee, il programmatore britannico che ha inventato il World Wide Web per aiutare i ricercatori di fisica a collaborare. Piuttosto che una fitta rete di pipe di dati fat che consentirebbe agli scienziati di lavorare insieme in tempo reale, Internet si è evoluto in una rete di connessioni lente più adatte alla vendita di libri e allo scambio di e-mail.
"I provider commerciali stavano ottimizzando milioni di utenti dial-up, non per le applicazioni che volevamo costruire ", afferma Ted Hanss, direttore delle applicazioni per Internet2. "Volevamo tornare alla visione originale. " Un accordo per lanciare una nuova rete ad alta velocità, orientata al mondo accademico, è stato raggiunto dal gruppo di ricercatori quella notte, e sei anni dopo è legato a reti simili in Europa, Asia e Sud America.
Internet2 è distribuito in gran parte su un paio di reti di backbone ad alte prestazioni chiamate Abilene e vBNS +. I segnali riducono le linee in fibra ottica verso università e altri luoghi collegati a uno dei 30 centri di networking ad alta capacità, ciascuno noto come gigaPoP, abbreviazione di punto di presenza gigabit. In una stanza senza finestre presso l'Abilene Network Operations Center presso l'Indiana University di Indianapolis, le frecce che rappresentano impulsi di trasmissione dei dati e bagliore in colori brillanti su una mappa digitale degli Stati Uniti, indicando il flusso del traffico di Abilene (vedi // hydra. uits.iu.edu/~abilene/traffic). "Stiamo parlando di 2, 4 gigabit al secondo attraverso questi circuiti ", dice Steve Peck, il responsabile del centro operativo di rete. Una singola applicazione su Internet2 può utilizzare fino a 2, 4 gigabit. Sono circa 43.000 volte più dati elettronici di quelli che possono passare attraverso una connessione Internet dial-up 56K.
A un costo per ogni università membro di almeno $ 500.000 all'anno per connettersi alla rete chiusa e sviluppare applicazioni, un Internet sovraccarico in gran parte dedicato alla ricerca scientifica può sembrare stravagante, ma i partecipanti sottolineano che la collaborazione si trova nel cuore della scienza moderna. "I giorni di un tizio che lavora da solo in laboratorio sono ormai lontani, e questo è tutto per il meglio, " dice John C. Huffman, direttore del Molecular Structure Center dell'Università dell'Indiana e un avido collaboratore di Internet2. "Ciò ti consentirà di avere accesso a quasi tutte le attrezzature e i collaboratori ... non importa se sono qui o in Cina. "
Mentre le applicazioni scientifiche fanno da battistrada, altri si stanno affollando. Internet2 annuncia scoperte nell'arte e nell'intrattenimento, nella medicina, nell'istruzione, nel calcolo e nel controllo a distanza di macchinari e strumenti di ogni tipo.
Tuttavia, la velocità con cui tali innovazioni si riverseranno nella lentezza di Internet rimane una questione aperta. Internet2 ha il vantaggio di finanziamenti pubblici e accademici, il che rende un animale fondamentalmente diverso da Internet che molti di noi conoscono. "Il traffico di dotcom ha fatto molti danni, ha reso un sacco di operatori di rete" incapaci di offrire nuovi e costosi servizi su Internet, "dice Donald Riley, responsabile delle informazioni dell'Università del Maryland e uno degli Internet2 's fondatori. Il rinnovamento di Internet, che è basato su un guazzabuglio di nuove fibre ottiche, vecchie linee telefoniche in rame e apparecchiature per la commutazione del telefono, è, ammette, "più problemi di quanti ne pensassimo". I sostenitori di Internet2 dicono che alcune applicazioni, ad esempio -definizione di videostreams, potrebbe diventare disponibile su Internet in appena cinque anni. Altri, come il controllo a distanza di strumenti scientifici, rimarranno probabilmente confinati a coloro che hanno bisogno e possono permettersi hardware specializzato.
La cosa importante, dice Riley, è che Internet2 funge da "banco di prova per ciò che funziona e cosa no". I fornitori di reti commerciali guardano con attenzione gli sviluppi di Internet2, dice, e inizieranno a lanciare servizi quando ha senso. "Devi ricordare che Internet stessa ha ora 30 anni ", dice. "Quando è iniziato [come ARPAnet del Dipartimento della Difesa], nessuno aveva una visione di ciò che sarebbe diventato " Internet2, dice, "fornisce la visione. "


Michele Clark Weigle, uno studente laureato presso l'Università del North Carolina, utilizza la sonda sensibile al tocco del nanoManipulator, un dispositivo connesso a Internet2, per esplorare i contorni microscopici di un nanotubo di carbonio. La sensazione è "non sottile, lo senti davvero", afferma lo sviluppatore Richard Superfine.
VIRTUAL LAB PARTNERS "Era proprio come qualcuno ha preso una motosega e fatto un buco nel muro dell'ufficio, " dice Tom Cox, ricordando la sua prima esperienza con il progetto Office of the Future presso l'Università della Carolina del Nord a Chapel Hill (www.cs.unc.edu/Research/stc/teleimmersion). "Sentivo che potevo solo entrare e entrare nella prossima stanza. " La stanza successiva, in questo caso, era dall'altra parte dell'edificio. In esperimenti successivi, usando Internet2, era a centinaia di chilometri di distanza. Cox, che gestisce i servizi video per il Centro per la tecnologia didattica dell'UNC, ha realizzato che questo sistema sperimentale di tele-immersione tridimensionale era un "vasto miglioramento " rispetto alla tradizionale videoconferenza basata sulla televisione.
"È una vera tele-presenza, " dice lo sviluppatore del sistema Henry Fuchs, professore di informatica alla UNC. "E 'come la differenza tra un'auto e un aereo. " Il lavoro sperimentale sostiene che Fuchs e altri ricercatori hanno costruito pareti di caratteristiche che sono in realtà schermi di proiezione ad alta risoluzione. L'utente indossa una fascia che rileva la posizione e l'orientamento, quindi se si appoggia a un lato, può vedere qualsiasi cosa si trovi dietro la testa della persona sullo schermo di fronte a lui. L'illusione è resa possibile grazie a un'impostazione elaborata che include più telecamere rivolte verso ciascun utente, un modello di estrazione 3D in tempo reale della scena e occhiali stereo.
In una variante, gli schermi possono essere suddivisi: video del ricercatore stesso in un angolo, dati in un altro angolo, video in full-motion di apparato sperimentale in tempo reale in un altro angolo. Tale disposizione richiede un display di almeno 3 piedi per 5 piedi. Ma John C. Huffman descrive il suo monitor personalizzato, collegato a Internet e retroproiettore, come l'ultimo strumento multitasking. "In questo modo puoi ottenere una grande quantità di lavoro ", dice. "È estremamente produttivo. "
"Gli esperimenti stanno diventando sempre più difficili ", dice Richard Superfine, professore associato di fisica e astronomia all'UNC. "Sempre di più, è necessario riunire persone di diverse discipline: i biologi che comprendono la malattia, gli ingegneri che capiscono l'attrezzatura e così via. " Internet2, dice, "è un modo meraviglioso per riunire queste persone. "
TRANSPORTER ROOM Immersive è la parola d'ordine di Internet2 e nessuna periferica immerge più a fondo l'utente in nuovi ambienti rispetto a CAVE, abbreviazione di CAVE Automatic Virtual Environment. La tecnologia presenta una stanza a forma di cubo che combina la proiezione stereoscopica ad alta risoluzione e la grafica 3D per circondare uno o più utenti con un ambiente virtuale. Creato all'Electronic Visualization Laboratory dell'Università dell'Illinois a Chicago (www.evl.uic.edu/research/telei.html), i CAVE consentono ai collaboratori che indossano gli occhiali da sole di camminare virtualmente attraverso organi umani, macchine, edifici, tutto ciò che può essere fotografato o rappresentato visivamente. Con più CAVE collegati tramite Internet2, le comunità virtuali di persone in tutto il mondo possono visitare luoghi virtuali e ispezionare le cose virtuali insieme.
Le CAVE possono persino simulare interi ambienti. The Electronic Visualization Laboratory 's "Virtual Harlem " offre agli studenti dei corsi di letteratura afroamericana un portale per Harlem degli anni '20 e '30; gli studenti possono passeggiare per le strade, ispezionare l'architettura e ascoltare musica dell'epoca.
Forse il progetto CAVE più rivoluzionario è la creazione di una forma d'arte completamente nuova. Margaret Dolinsky, professoressa e ricercatrice assistente alla Indiana University, crea ambienti fantasma CAVE che esplorano le verità sull'ironia, l'umorismo, la musica e i livelli di coscienza.
"Salite le scale, ora saltate giù e guardate in basso!" Dolinsky suggerisce mentre stiamo insieme vivendo una creazione chiamata "Blue Window Pane. " Salgo tremante sulle scale virtuali, usando una bacchetta di navigazione a mano; lo si punta semplicemente nella direzione in cui si vuole andare. Circa 30 piedi virtuali sopra il pavimento virtuale, salto virtualmente giù dalle scale puntando la bacchetta su una parete lontana. "Guarda giù! " Dice Dolinsky.
Dell'ULP. È stupefacente. Sembro volare; le mie gambe penzolano sopra un pavimento che sembra realisticamente, sconcertantemente distante. Tali creazioni di CAVE forniscono "un'opportunità per creare per gli altri, che devono a loro volta completare il pezzo attraverso la loro partecipazione ", dice Dolinsky, che ha mostrato il suo lavoro simultaneamente in CAVE in Indiana, Chicago, Ungheria, Svezia, Austria e Olanda.
Sebbene il CAVE sia esilarante, un'esposizione prolungata può portare a mal de mer, almeno in questo giornalista. Insieme agli occhiali e alla bacchetta di navigazione, la CAVE ben arredata dovrebbe probabilmente includere una scatola di cerotti di Scopolamina.
ODYSSEY MICROSCOPICO I microscopi a sonda di scansione consentono all'utente di vedere e spingere oggetti piccoli come singoli atomi. Il nanoManipulator (www.cs.unc.edu/Research/nano), sviluppato da un gruppo di ricercatori dell'Università del North Carolina, aggiunge la sensazione di sentire le forze che agiscono sulla punta di una sonda mentre sputa e spinge gli atomi, molecole, filamenti di DNA e varie altre minuscole strutture. L'utente afferra un'interfaccia tattile, che assomiglia approssimativamente a una lampada da tavolo meno la sua ombra, e guarda un cursore su uno schermo ad alta risoluzione mentre il software force-feedback rende le molecole di carbonio come muri di mattoni e batteri come le meduse. Il nanoManipulator può collegarsi ad altri siti tramite Internet2, consentendo ai ricercatori lontani un facile accesso a questi microscopi da $ 100.000.
Tra le scoperte rivelate dal nanoManipolatore c'è la forza di rottura del DNA: circa 500 piconewton, ovvero circa mezzo miliardesimo di peso di una mela. Il dispositivo ha anche aiutato gli ingegneri a realizzare la marcia più piccola del mondo. Quando laminati dalla sonda, gli atomi sulla superficie dei nanotubi di carbonio si uniscono agli spazi di una superficie di grafite. "È come un assemblaggio a pignone e cremagliera ", afferma lo sviluppatore Richard Superfine.
Forse tanto eccitante quanto i risultati pratici è il brivido che visita gli studenti delle scuole superiori quando pungolano gli abitanti dei nanoworld. "È semplicemente incredibile " dice Superfine. "Immagineremo i bambini: questo virus si sentirà" squishy "? Si frantumerà come un vetro? Possiamo modellarlo come argilla? Poi scopriranno. " Dice che l'esperienza ha convinto gli studenti chi non aveva mai incontrato uno scienziato per diventarlo. E lo stesso Superfine ammette che distruggere un adenovirus "è molto divertente. "


Manichini Nicole e Sledge aiutano i ricercatori a mirare e focalizzare più telecamere nel progetto Office of the Future della University of North Carolina. Un giorno, dice lo sviluppatore Henry Fuchs, un "mare di macchine fotografiche" sparerà agli inquilini da tutti gli angoli. Collegato da Internet2, gli uffici di Honolulu, Houston e New York sembreranno condividere lo stesso spazio.
TELESCOPI A CONTROLLO REMOTO Il termine osservatorio indicava un telescopio stazionato in un punto, ma Internet2 rende questa definizione passata. L'Osservatorio Gemini (www.gemini.edu) è costituito da due telescopi di 8, 1 metri, uno situato alle Hawaii e un altro in Cile, collegati tra loro e vari centri di ricerca in tutto il mondo tramite Internet2 in modo che siano disponibili sia i cieli dell'emisfero settentrionale che quelli meridionali agli astronomi in qualsiasi sito in rete.
"In passato, gli astronomi dovevano andare al telescopio e infermiera fisicamente e regolare gli strumenti ", dice Peter Michaud, responsabile dell'informazione pubblica di Gemini. Ma con Internet2, dice, "possono vedere i dati venire da loro in tempo reale dove si trovano e apportare le regolazioni da remoto."
Il risultato è che una risorsa molto costosa viene utilizzata in modo molto più efficiente. "Una notte su entrambi i telescopi vale circa $ 32.000, quindi vuoi massimizzare l'efficienza di ogni minuto, " dice Michaud. Troppo spesso in passato, un astronomo si sarebbe avvicinato al telescopio solo per scoprire che il cattivo tempo rendeva il viaggio inutile. Ora gli astronomi possono essere allertati nelle loro basi domestiche quando le condizioni sono buone, con conseguente "un uso molto migliore del loro tempo e nostro", dice Michaud.
L'astronomia è stata tradizionalmente tra le scienze più pericolose, poiché i siti che offrono le migliori vedute celesti tendono ad essere inospitali per gli umani. Il telescopio Gemini basato sulle Hawaii è tipico: Arroccato in cima a Mauna Kea, si trova a quasi 14.000 piedi sopra il livello del mare. "Lassù, c'è il 40% di ossigeno in meno, ci piace dire che ti rende il 40% più stupido", afferma Michaud, aggiungendo che il mal di montagna è un rischio professionale. Ma Internet2 permette di osservare le stelle da qualsiasi luogo, liberando i produttori di telescopi per sognare anche le vette più alte. "Penso che vedrai una tendenza verso il posizionamento di telescopi in ambienti ancora più estremi, " dice Michaud.
DATA GRABBER I dati, come le persone, amano essere intimi. Internet2 promette di mescolare e mescolare le informazioni memorizzate nei computer di tutto il pianeta per risolvere alcuni dei misteri più spinosi della scienza. Project DataSpace (www.dataspaceweb.net) collega tra loro database molto lontani tramite Internet2. In sostanza, la rete stessa diventa il computer, in grado di creare una soluzione uniforme, efficiente e rapida, come se i processori, l'archiviazione dei dati e l'hardware di connettività si trovassero tutti nella stessa stanza.
"Ora siamo in grado di creare database virtuali, il che significa che puoi lavorare con i dati di altre persone con la stessa facilità con cui sono tuoi. Questa è una capacità fondamentalmente nuova ", afferma Robert Grossman, direttore dell'Università dell'Illinois al Chicago's Laboratory for Advanced Computing.
Cosa preannuncia? Grossman dice che è ora possibile confrontare database geograficamente separati di dimensioni di petabyte (equivalenti a 20 milioni di schedari a quattro cassetti pieni di testo) e trovare modelli che possono migliorare notevolmente la vita umana. Il suo laboratorio, ad esempio, ha fatto esperimenti precoci nel confronto dei dati sulle proteine ​​memorizzati ad Halifax con i dati sui farmaci conservati ad Amsterdam. Confrontando la geometria di milioni di molecole di farmaci con i recettori su milioni di molecole proteiche, "ha un enorme potenziale per nuovi trattamenti farmacologici", afferma.
Mentre le innovazioni di Internet2 filtrano su Internet, Grossman prevede che i dati diventino una merce, liberamente o economicamente disponibile per tutti ovunque. In quanto tale, pensa che la natura stessa della ricerca scientifica possa alla fine cambiare. "Per molto tempo la scienza è progredita attraverso esperimenti, poi è arrivata la simulazione con i computer, ora stiamo iniziando il paradigma dei dati, cercando modelli nei dati. " Laddove la sperimentazione e la simulazione rimarranno sempre parte della scienza, dice che sofisticato software di riconoscimento del modello applicato a database diversi promette di essere nientemeno che "un nuovo modo per la scienza di fare scoperte".
EDUCAZIONE A DISTANZA "I musicisti insegnano con le orecchie più dei loro occhi ", dice Brian Shepard, coordinatore dei programmi di tecnologia musicale presso la School of Music dell'Università dell'Oklahoma (//music.ou.edu/internet2). Anche le funzionalità di teleconferenza più avanzate di Internet sono state terribili per l'insegnamento della musica ", afferma. "Il ritardo e la scarsa qualità dell'audio lo rendevano impossibile. " Tuttavia desiderava avere grandi musicisti che insegnassero lezioni di perfezionamento ai suoi studenti. "Alcuni di loro arrivano attraverso l'Oklahoma ogni anno ma non abbastanza, " dice.Internet2 ha risolto il suo dilemma. Usando un codificatore / decodificatore MPEG-2, è stato in grado di creare un flusso bidirezionale di video di qualità DVD e, cosa più importante, di audio di qualità CD. "La prima cosa che ho fatto è stato portare qui il nostro professore di violino e fargli insegnare una lezione a uno studente tramite il sistema." Dieci minuti dopo, lei si gira verso di me con un grande sorriso e dice semplicemente "Wow". Era sbalordita da quanto fosse bello, "dice Shepard. Da allora ha praticamente portato il compositore Michael Tilson Thomas in Oklahoma per insegnare via Internet2.
"Lo adorava ", dice Shepard.
Shepard ammette che la tecnologia non è perfetta. Sebbene abbia sperimentato prestazioni mediate da Internet2, come avere musicisti in Oklahoma e Miami insieme, dice che il ritardo è stato notevole. "Il tempo di viaggio era compreso tra 20 e 30 millisecondi, con gruppi numerosi e altre prestazioni coordinate, non funziona davvero. " Il ritardo è dovuto all'inefficienza della compressione dei dati, quindi i processori diventano più veloci, dice, "quel ritardo dovrebbe venire giù. "
Qual è l'ultimo ostacolo rimanente? "Beh, a volte un insegnante di musica deve effettivamente toccare lo studente, per scoprire se c'è troppo stress nelle spalle o qualcosa del genere, " dice Shepard. "Finora, non possiamo farlo ".


Visita il sito Web ufficiale di Internet2 per le notizie sul progetto: www.internet2.edu.


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