Nederland in de hoogste versnelling met een e-infrastructuur voor hoger onderwijs, onderzoek en innovatie Utrecht, juni 2013
Nederland in de hoogste versnelling Met een e-infrastructuur voor hoger onderwijs, onderzoek en innovatie Nederland heeft een ambitie: bij de beste 5 kenniseconomieën te behoren. Door het nieuwe kabinet wordt ingezet op ontwikkeling van nieuwe kennis en het topsectorenbeleid wordt gecontinueerd. Binnen de topsectoren is ICT aangewezen als sectordoorsnijdend thema. Niet verwonderlijk omdat het merendeel van alle innovaties ICT-gebonden is. 1. Managementsamenvatting Nederland heeft een visie om deze ambitie te verwezenlijken: door ICT toe te passen in een grote variëteit aan maatschappelijke en economische doelen wil het een leidende rol spelen in de digitale wereld. Ook wil het de digitale toegangspoort tot Europa zijn. Sinds de e-infrastructuur Taskforce van NWO, EL&I en OCW begin 2011 zijn conclusies uitbracht, zijn de ambities aangescherpt en is de wereld verder veranderd. De e-infrastructuur voor hoger onderwijs en onderzoek speelt een sleutelrol: als aanjager van innovaties in de ICT-wereld en als enabler van wetenschappelijk onderzoek dwars door alle vakgebieden heen, met de daarmee verbonden kansen op innovatieve toepassingen. De Nederlandse visie kan werkelijkheid worden als Nederland zich richt op de volgende prioriteiten: De organisaties die verantwoordelijk zijn voor het aanbieden van de diensten die tezamen de e- Infrastructuur vormen, zullen de afzonderlijke componenten als één geïntegreerde e-infrastructure as a Service moeten aanbieden. Het ontwikkelen van eenvoudig te gebruiken interfaces is daarbij cruciaal. De gebruikers staan centraal: hun wensen inspireren de huidige nationale aanbieders tot nieuwe diensten. SURFsara, NLeSC en SURFnet bouwen daarom, in dialoog met wetenschappers, aan een ondersteuningsstructuur voor een gevarieerde en brede groep gebruikers. Met de vorming van het e-infrastructure Alignment Team is al een belangrijke stap in die richting gezet. En om recht te doen aan het concept e-infrastructure as a Service zal de begroting volgens een meer thematische indeling ( as a Service ) worden opgesteld. Deze geïntegreerde aanpak vergt een goede aansluiting tussen ICT-onderzoek en e- Infrastructuur. NWO en SURF hebben hiertoe gezamenlijk het e-science Center opgericht. Ook zal samenwerking worden gezocht met bestaande informatica-onderzoekscholen en -kennisinstituten, en het ICT-onderzoek Platform Nederland. Daarnaast is ook samenwerking met de onderzoekscholen in de belangrijkste andere wetenschapsdomeinen van vitaal belang. Samen met de onderzoekscholen zal ook worden toegewerkt naar een breed en gevarieerd aanbod aan opleidingen. Daarmee komt er meer aandacht voor het opleiden van toekomstige gebruikers van de e-infrastructuur. Dat kunnen gespecialiseerde software engineers zijn, maar ook mensen die een combinatie van domeinkennis en software- en datakennis hebben. De interactie met bedrijven en organisaties op gang brengen en actief werken aan promotie en ondersteuning. De ontwikkelingen in het buitenland laten zien dat het hoog tijd wordt om deze samenwerking op te starten. Naast het benutten van de voorhoederol van publieke ICT-kennisorganisaties en grote datageoriënteerde bedrijven, kan de e-infrastructuur ook geweldige kansen bieden aan heel veel andere grote en kleinere bedrijven en publieke en maatschappelijke organisaties. Het past naadloos in het 1
topsectorenbeleid en het recente actieplan zoals dat in de Roadmap ICT for the Top Sectors (2012) is opgenomen. De organisaties achter het e-infrastructure Alignment Team zullen dit moeten oppakken. Het centrale (nationale) infrastructuurmodel maakt plaats voor een federatief model. In Nederland hanteert SURF dit model, waarin de lokale en nationale voorzieningen steeds meer met elkaar worden verbonden en gedeeld, met veel succes. Dit SURF-model wordt momenteel overgenomen in een aantal andere landen (UK, D). Het model is bovendien schaalbaar naar Europees niveau, waarin elk land zijn eigen voorzieningen heeft die steeds meer met elkaar worden verbonden en gedeeld. De federatieve structuur biedt ook ruimte voor expertise centra die tot dusver niet in het SURF model waren opgenomen, -- zoals bijvoorbeeld DANS en RUG-CIT --, bij de ontwikkeling van nieuwe e- infrastructuurdiensten, zoals e-data en (data)grids. Belangrijk element in het federatieve model is dat (nieuwe) versnippering van het ICT-landschap kan worden voorkomen. Samenwerking is de sleutel tot succes. De internationaal hooggeprezen organisatorische aanpak met SURF als spin in het web, waarbij NWO en SURF onder andere via het NLeSC zorgen voor de verbinding tussen e-infrastructuur en domeinonderzoek, moet worden doorgezet. Dat heeft als voordeel dat de innovatie van de afzonderlijke componenten van de e-infrastructuur op elkaar wordt afgestemd. Andere voordelen zijn het beter kunnen bepleiten van de noodzaak van een hoogwaardige e-infrastructuur, het zeker zijn van de invloed van de gebruikers op de strategie en verbetering van de prioriteitstelling. 2
2. Introductie ICT is van grote invloed op onze samenleving, onze economische activiteiten en ons onderwijs en onderzoek. Meer dan de helft van alle vernieuwing en innovatie verloopt via of steunt op ICT. Wil Nederland haar positie als een van de beste kenniseconomieën ter wereld behouden, dan is ICT, en met name een eersteklas ICT-infrastructuur, een vereiste. Het hoger onderwijs en onderzoek loopt voorop bij de inzet van ICT en het gebruik van de ICTinfrastructuur. Niet alleen heeft de sector al decennia het snelste netwerk ter wereld, zij beschikt ook over duurzame dataopslag, hoogwaardige rekenvoorzieningen, krachtige softwarehulpmiddelen en professionele ondersteuning. Ook de maatschappij en het bedrijfsleven plukken hier de vruchten van, omdat ICT-innovaties snel worden opgenomen in standaardproducten voor een breed publiek. Voorop blijven lopen vereist blijvende investeringen in vernieuwing van de ICT-infrastructuur. Een tendens uit het wetenschappelijk onderzoek is dat het noodzakelijk wordt deze voorzieningen met elkaar te verbinden tot één geïntegreerde e-infrastructuur en deze als één gemeenschappelijke basisvoorziening aan te sturen en aan de gebruikers aan te bieden. Deze visie is perfect verwoord in het in 2010 verschenen rapport Riding the Wave 1 : Our vision is a scientific e-infrastructure that supports seamless access, use, re-use, and trust of data. In a sense, the physical and technical infrastructure becomes invisible and the data themselves become the infrastructure a valuable asset, on which science, technology, the economy and society can advance. 3. Onderwijs, onderzoek en maatschappelijke en economische innovatie in de versnelling 3.1. De transformerende kracht van ICT Door ICT kunnen we dingen anders doen: efficiënter, beter, sneller, slimmer en duurzamer dan voorheen. Maatschappelijke vraagstukken als klimaatverandering, vergrijzing, schaarste, onderwijs, mobiliteit, zorg en veiligheid vereisen innovatieve oplossingen. ICT en Internet zijn ook onmisbaar als ruggengraat van sociale en economische processen. Dat is bijvoorbeeld te zien aan de enorme groei in het gebruik van clouddiensten en sociale media. Voor afzonderlijke bedrijven, hele sectoren en de economie en maatschappij in het algemeen is ICT een levensader. ICT-ontwikkelingen worden tegenwoordig vooral gedreven door wat er op en rond het Internet gebeurt. Naar verwachting komen steeds meer diensten beschikbaar via de cloud, waardoor software, diensten en data altijd en overal beschikbaar zijn. Andere trends zijn het koppelen van grote aantallen sensoren en apparaten aan Internet ( Internet of things ), vergroening, samenwerking via Internet (social platforms), en toegang anywhere, anytime, anyhow. Deze trends bieden de maatschappij en het bedrijfsleven kansen voor betere dienstverlening, nieuwe diensten en andere businessmodellen, maar stellen ook hoge eisen aan de onderliggende infrastructuur. Een andere bron van verandering is de exponentieel groeiende hoeveelheid data ( Big Data ), niet voor niets een van de thema s van de Roadmap ICT for the Top Sectors. De slimme elektriciteitsnetwerken van de toekomst krijgen bijvoorbeeld te maken met miljoenen decentrale energiebronnen, de 3.500 antennes van de Square Kilometer Array zorgen voor een onvoorstelbare stroom van radioastronomiedata en de creatieve industrie is op weg naar zeer hoge resolutie 3D-beelden. Beter voorspellen is beter concurreren en beter opvangen. Ook de overheid stelt steeds meer verzamelde data beschikbaar (een actielijn van zowel de Europese als Nederlandse Digitale Agenda). Opnieuw is de 1 http://cordis.europa.eu/fp7/ict/e-infrastructure/docs/hlg-sdi-report.pdf 3
onderliggende infrastructuur dataopslag, rekenkracht, netwerk, samenwerkings- en softwarehulpmiddelen cruciaal om deze mogelijkheden te benutten. 3.2. Nederlandse ambities vragen om menselijk kapitaal, kennis en een hoogwaardige e-infrastructuur Nederland heeft uitgesproken ambities op het gebied van de kennissamenleving en de rol van ICT daarin. Dat blijkt uit de in 2011 verschenen Digitale Agenda en de Digitale Implementatie Agenda (2012). Het rapport Digital Gateway to Europe stelt vast dat Nederland niet alleen met zijn fysieke infrastructuur de poort tot Europa moet willen zijn, maar ook digitaal. Dankzij de aanjagersrol van SURFnet is Nederland momenteel inderdaad het grootste Internetknooppunt ter wereld is, met een sterk aanzuigende werking op bijvoorbeeld de vestiging van datacenters. Maar die positie staat onder druk. De opkomst van nieuwe vaste en mobiele netwerktechnologieën en -diensten vraagt om grote investeringen. Bovendien staat Nederland bepaald niet vooraan als het gaat om opslagvoorzieningen en rekenkracht om haar vooraanstaande netwerkpositie goed te benutten en met de data-explosie om te gaan. En dan zijn er nog de onderzoeksthema s van de Roadmap ICT for the Top Sectors, die noodzakelijk zijn om maximaal profijt te halen uit de mogelijkheden van ICT over de grenzen van topsectoren heen 2. Over de randvoorwaarden om deze ambities waar te maken bestaat geen enkel verschil van inzicht. De Digitale Agenda, Digital Gateway to Europe en de Roadmap ICT for the Top Sectors stellen stuk voor stuk menselijk en sociaal kapitaal, kennis en een hoogwaardige infrastructuur centraal. Waarom is die e-infrastructuur voor hoger onderwijs, onderzoek en innovatie zo belangrijk? - Omdat de instellingen daarmee de kennis kunnen leveren voor toepassingen en innovaties in bedrijven en publieke en maatschappelijke organisaties. - Diezelfde grote en kleine bedrijven en organisaties beschikken via deze publieke e-infrastructuur over een testbed voor experimenten waarop zij innovaties en nieuwe diensten ontwikkelen. Zij profiteren daarbij van de kennis van degenen die de e-infrastructuur onderhouden en voortdurend vernieuwen, en van de kennis van de onderzoekers die dankzij die geavanceerde e-infrastructuur hun vakgebied voortdurend verder brengen. - En niet in de laatste plaats kunnen bedrijven en organisaties hun voordeel doen met steeds nieuwe generaties afgestudeerden, voor wie het werken in zo n geavanceerde omgeving tijdens hun opleiding een tweede natuur is geworden. Zo geeft het hoger onderwijs en onderzoek menselijk kapitaal en kennis terug aan het bedrijfsleven en de maatschappij. Hoger onderwijs en onderzoek vervult daarbij een belangrijke rol als ontwikkelaar van nieuwe e- infrastructuur en is tevens een belangrijke launching customer. 3.3. Veranderingen in hoger onderwijs, onderzoek en innovatie Als gevolg van ICT-ontwikkelingen staat het hoger onderwijs voor ingrijpende veranderingen. Zo heeft ICT grote invloed op de wijze van kennisoverdracht. De GÉANT Expert Group (GEG) haalt in zijn rapport een studie aan die op basis van Amerikaanse gegevens schat dat in 2020 80% van alle onderwijs aan bachelor en community colleges online zal plaatsvinden, en dat 50% van alle instellingen dan is gesloten of omgevormd tot een ander soort instelling. Online onderwijs kent allerlei vormen. Individuele studenten hebben vaak nu al toegang tot online materiaal van de beste universiteiten en volgen colleges online. Deze mogelijkheden leiden tot nieuwe toetreders: buitenlandse universiteiten kunnen zich in Nederland vestigen, maar Nederlandse instellingen 2 De thema s zijn: ICT om op te vertrouwen; ICT-systemen voor monitoring en control; ICT voor een verbonden wereld; Data, data, data; Informatie in ketens; en Persoonlijk en sociaal kapitaal. 4
kunnen ook hun kans in het buitenland grijpen met behulp van online colleges en practica. Zeker als die gepaard gaan met onderwijs in experimentele vaardigheden, zoals in medisch onderwijs, is daarvoor een hoogwaardige e-infrastructuur nodig. Een tweede trend is virtuele samenwerking, om te beginnen tussen studenten en docenten, hetzij binnen de eigen instelling, hetzij over instellingsgrenzen heen. Het gebruik van clouddiensten maakt een snelle groei door. Ook tussen onderzoekers is wereldwijde samenwerking gemeengoed geworden. Zij hebben behoefte aan een verbonden wereld waarin koppeling van en toegang tot data, instrumenten en rekenkracht eenvoudig en betrouwbaar is geregeld en waarbinnen virtuele multidisciplinaire organisaties op projectbasis (internationaal) onderzoek doen. Het verzamelen, beheren, bewerken, doorzoeken, delen en archiveren van data verandert daardoor sterk. Voor zowel onderwijs als onderzoek is een samenwerkingsinfrastructuur een vereiste, zodat over de instellingsgrenzen heen naadloos kan worden samengewerkt. De derde verandering is de eerdergenoemde data-explosie. Onderzoekers in alle disciplines beschikken over zeer omvangrijke, complexe en exponentieel groeiende dataverzamelingen. Multi-scale modeling het koppelen van modellen met verschillende schaalgroottes en zeer verschillende datatypen, met sterk verschillende algoritmen is een drijvende kracht aan het worden op alle wetenschapsgebieden en leidt tot een versnelling van de samenwerking over vakgebieden en instellingsgrenzen heen. Datagedreven onderzoek raakt alle vakgebieden. De levens- en medische wetenschappen, waar alleen al de biobanken van de Nederlandse ziekenhuizen buitengewoon belangrijk materiaal bevatten voor klinisch onderzoek en het ontwikkelen en testen van nieuwe diagnostische en behandelingsmethoden. Of de systeembiologie, waarin computational en datagedreven onderzoek samenkomen, wat moet leiden tot fundamentele doorbraken op het gebied van medische diagnostiek en behandelingsmethoden. Ook de humaniora, de maatschappelijke en de gedragswetenschappen kennen relevante en omvangrijke dataverzamelingen, die notoir complex, fuzzy en divers van aard zijn. Het verzamelen, opslaan, ontsluiten, verwerken, combineren, doorzoeken, visualiseren, distribueren, controleren en toegankelijk maken van die enorme hoeveelheden data is een gigantische uitdaging voor onderzoekers én voor ICT-specialisten. Snellere hardware is noodzakelijk maar hiervoor niet voldoende. De juiste combinatie van hardware, software, applicaties en ondersteuning is essentieel om de beschikbare resources binnen de e-infrastructuur daadwerkelijk efficiënt en effectief te benutten. De drie genoemde trends online kennisoverdracht, virtuele samenwerking en de data-explosie vragen om nieuwe benaderingen van software en hardware en zowel generieke als gebiedsspecifieke interfaces en ondersteuningshulpmiddelen. Zij zijn de nieuwe pijlers voor modern, datagedreven onderzoek. Globalisering van de wetenschap vraagt om wereldwijde virtuele samenwerking in álle wetenschapsgebieden. Met een geïntegreerde aanpak waarin rekenvoorzieningen, grootschalige dataopslag en ontsluiting, softwarehulpmiddelen, snelle, flexibele en intelligente netwerkverbindingen en samenwerkingsondersteuning hand in hand gaan kunnen ook gebruikers zonder veel ICT-kennis in grootschalige samenwerkingsprojecten op een gebruiksvriendelijke manier de nieuwe mogelijkheden in handen krijgen. Het in 2010 verschenen rapport Riding the Wave beschrijft deze ontwikkeling als volgt: Our vision is a scientific e-infrastructure that supports seamless access, use, re-use, and trust of data. In a sense, the physical and technical infrastructure becomes invisible and the data themselves become the infrastructure a valuable asset, on which science, technology, the economy and society can advance. 5
4. Europa pakt de draad van de e-infrastructuur op Ook op Europees niveau wordt het belang van een goede e-infrastructuur voor onderwijs, onderzoek en innovatie ingezien. Zo komen in de Digital Agenda for Europe alle componenten van een e-infrastructuur aan bod. Ook wordt het belang van een goede ICT-infrastructuur nog eens onderstreept door de actielijn Open up public data resources for re-use op zowel nationaal als Europees niveau. Een goede infrastructuur, en dus ook een goede ICT-infrastructuur, is dé manier om één Europese markt te creëren. Toegang tot en gebruik kunnen maken van ICT-toepassingen is essentieel voor de ontwikkeling van de economie en het ruimte bieden aan een concurrerend bedrijfsleven en om burgers toegang te geven tot de omvangrijke publieke data. Naast netwerken ook een samenwerkingsinfrastructuur De Europese Commissie heeft vanaf het midden van de jaren tachtig het grote belang ingezien van een naadloos, hoogwaardig netwerk voor hoger onderwijs en onderzoek en de ontwikkeling daarvan gecofinancierd. De door de Europese Commissie ingestelde GÉANT Expert Group (GEG) heeft in 2011 de betekenis van zo n netwerk nog eens onderstreept. Sterke nationale netwerken vormen de basis voor een succesvolle Europese infrastructuur. Maar dan moeten ze wel meegaan met nieuwe ontwikkelingen en samen met bedrijven en gebruikers innovatieve ontwikkelingen aanjagen. Volgens Riding the Wave zullen in 2030 alle stakeholders het belang van data voor het wetenschappelijk proces onderkennen en moeten onderzoekers uit alle disciplines toegang hebben tot de benodigde data en de voorzieningen om ze te verwerken. Goede afspraken over standaarden voor (data)communicatie en data-uitwisseling tussen de publieke en private sector zijn een voorwaarde om innovatie in bedrijven aan te jagen. Grote (inter)nationale organisaties nemen zelf ook de verantwoordelijkheid voor het vraagstuk van het opslaan en soms voor de zeer lange termijn toegankelijk houden van wetenschappelijke data. De Alliance for Permanent Access (opgericht door onder meer CERN, ESA, ESF, de Nederlandse KB en het Zweedse Nationaal Archief) onderstreept dat een goede data-infrastructuur van vitaal belang is. Een breed palet met high performance computing en grids De Europese Commissie heeft zich de laatste jaren heel actief getoond op het gebied van een andere pijler onder de e-infrastructuur: High Performance Computing (HPC). De gedachte is dat het voor het onderzoek en innovatie in Europa cruciaal is toegang te hebben tot de best mogelijke HPC-voorzieningen. Dat vraagt om een oplossing waarin wordt geïnvesteerd in een beperkt aantal supercomputers die tot de wereldtop behoren ( Tier-0 ), en daarnaast in een groter aantal computers in het niveau eronder ( Tier-1 ). Coördinatie van investeringen en toegang is daarvoor noodzakelijk, en daarom is dan ook het Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE AISBL) opgericht. Een land dat investeert in eigen HPCvoorzieningen bouwt ervaring op in softwareontwikkelingen, waarmee de complexe vraagstukken uit allerlei wetenschapsdomeinen in wisselwerking tussen software- en domeinspecialisten kunnen worden aangepakt. Juist in die softwareontwikkelingen liggen voor Europa industriële kansen, volgens een IDCrapport uit 2010. In het licht van deze kansen onderzoekt Europa daarom hoe zij bij kan dragen aan en baat kan hebben van exascale computing. In de e-infrastructuur zijn ook grid-ontwikkelingen niet meer weg te denken. Daarbij kunnen gebruikers gebruik maken van de rekenkracht van een aantal gedistribueerde computers en opslagvoorzieningen, zonder te weten welke dat zijn. De Europese Commissie heeft het ontstaan van nationale gridvoorzieningen en een Europese koepelorganisatie sterk gestimuleerd. Sinds enkele jaren coördineert de in Amsterdam gevestigde EGI.eu de Europese grid-infrastructuur. Momenteel wordt gewerkt aan het meer geïntegreerd aanbieden van diensten op basis van een e-infrastructuur. Zo wordt in het EUDAT-project gewerkt aan een pan-europese collaboratieve infrastructuur voor opslag en toegang tot data. 6
e-infrastructuur as a Service De gedachte dat ICT-voorzieningen voor onderzoek en hoger onderwijs moeten worden aangeboden in de vorm van e-infrastructure as a Service en niet als afzonderlijke componenten is op Europees niveau verwoord door de E-IRG, de E-Infrastructure Reflection Group. Deze groep, bestaande uit personen die betrokken zijn bij nationale e-infrastructuren, wil Europese afstemming bevorderen en bepleit federatieve oplossingen. Daarbij is ieder land verantwoordelijk voor een eigen hoogwaardige e- Infrastructuur die efficiënt en naadloos past in de Europese en mondiale e-infrastructuur. Basisinfrastructuur publiek financieren De Europese GÉANT Expert Group benadrukt de noodzaak om de basisinfrastructuur publiek te financieren, waarbij de Europese Commissie de kosten van de internationale connectiviteit voor haar rekening neemt. Nationale overheden moeten ervoor zorgen dat de netwerkinfrastructuur tot aan de eindgebruiker op orde is. Deze Expert Group wijst er ook op dat netwerkaanbieders en aanbieders van dataopslag-, authenticatie-, autorisatie- en identificatiediensten er samen voor moeten zorgen dat gebruikers een zo geïntegreerd mogelijk aanbod krijgen. Daarbij mag een uitbreiding van de klantenkring die in sommige landen het hele onderwijs, de medische sector of zelfs de hele publieke sector gaat omvatten niet ten koste gaan van het bedienen van de heavy users die evenzeer aanjagers van innovaties zijn. 5. De Nederlandse e-infrastructuur voor hoger onderwijs, onderzoek en innovatie Nederland heeft al veel bereikt op de verschillende onderdelen van de ICT-infrastructuur. Cruciaal voor de sterk geïntegreerde e-infrastructuur voor onderzoek, hoger onderwijs en innovatie die ons voor ogen staat, is het bedienen van een grote, zeer gevarieerde gebruikersgroep, die er zo min mogelijk van merkt dat de e-infrastructuur bestaat uit verschillende componenten, zoals netwerk- en samenwerkingsinfrastructuur, rekenvoorzieningen, datavoorzieningen en escience-gereedschappen. 5.1. Netwerk- en samenwerkingsinfrastructuur Dankzij SURFnet beschikt het Nederlandse hoger onderwijs en onderzoek over een van de allerbeste netwerken ter wereld. Het dient de nationale gebruikers, instellingen en individuen, ondersteunt innovatie en is zeer actief in Europese en mondiale vernieuwingen en dienstverlening op het gebied van connectiviteit. De financiering bestaat uit een structureel verzekerde bijdrage voor innovatie, een (veel kleinere) Europese ondersteuning voor internationale connectiviteit en een substantiële bijdrage van de instellingen voor de operationele kosten (2/3 van het totaalbudget). Dit stelt SURFnet in staat om zijn rol ten dienste van gebruikers en innovatie te blijven spelen. SURFnet streeft naar een flexibele netwerkinfrastructuur met ruim voldoende capaciteit, die zich ad hoc aanpast aan de behoefte van de gebruikers en die duurzaam is in gebruik. In dat flexibele netwerk zijn software, diensten en dataopslag beschikbaar via de cloud en worden snelheid, betrouwbaarheid en toegankelijkheid geoptimaliseerd voor het gebruik op dat moment. Om dit te bereiken kiest SURFnet voor een stapsgewijze aanpak op twee gebieden: de netwerkinfrastructuur en de samenwerkingsinfrastructuur. De basis voor alle samenwerking is een hybride fixed-wireless netwerk, dat onbegrensd en efficiënt datatransport realiseert. Deze netwerkinfrastructuur maakt een hoge kwaliteit operationele dienstverlening mogelijk en biedt een omgeving waarop kan worden geëxperimenteerd met een volgende generatie netwerkprotocollen. Daarnaast en daarin zit het merendeel van de vernieuwing is een grensverleggende samenwerkingsinfrastructuur nodig die systemen, diensten, instrumenten en mensen naadloos met elkaar verbindt. Dit leidt onder andere tot een 7
optimale en betaalbare inzet van de cloud en de mogelijkheid om instellingsoverstijgend nationaal en internationaal samen te werken. In de visie van SURFnet zullen deze twee infrastructuren de komende jaren verder naar elkaar toegroeien. Daarbij wordt het onderliggende netwerk niet alleen sneller, maar ook flexibeler en intelligenter zodat het zich optimaal kan aanpassen aan de eisen die de gebruiker en de data aan het netwerk stellen. In het verdienmodel van SURFnet is ook ruimte voor diensten aan bedrijven en maatschappelijke organisaties. Dat zal vooral nieuw ontwikkelde producten betreffen; zodra deze standaard worden zullen andere partijen deze diensten in de markt gaan zetten. Daarbij blijft SURFnet zich inzetten om nationaal en internationaal met bedrijven, gebruikers en (collega-) aanbieders van e-infrastructuurdiensten aan innovatie te werken. Nationaal zet SURFnet de werkwijze voort die in achtereenvolgende GigaPort-projecten succesvol is gebleken. Internationaal zal SURFnet langs de lijnen van het GÉANT-rapport actief met internationale partners in innovatieprojecten werken. SURFnet blijft ook participeren in internationale fora voor standaardisatie (zoals IETF) en coördinatie (onder meer ICANN, TERENA, RIPE) om zo ook internationaal een open en innovatieve omgeving te borgen 3 en niet afhankelijk te worden van één of enkele aanbieders. Ten aanzien van netwerken willen we de Nederlandse positie binnen de internationale top-12 behouden. Ook willen we blijven meepraten en meebeslissen over ontwikkeling van nieuwe standaarden voor netwerken. Maar dan moeten we blijven innoveren en blijven deelnemen aan Europese en internationale consortia. 5.2. Rekenvoorzieningen Dankzij SARA beschikt de Nederlandse onderzoekswereld al meer dan 25 jaar over geavanceerde supercomputervoorzieningen en hoogwaardige gebruikersondersteuning. Doordat supercomputing niet meer uitsluitend wordt toegepast in de klassieke wetenschapsgebieden (zoals kwantumchemie en klimaatonderzoek), neemt de behoefte aan geavanceerde en toegankelijke rekenvoorzieningen alleen maar toe. Dat effect wordt versterkt door de beschikbaarheid van grote, complexe databestanden, die grote hoeveelheden rekenkracht en een snel netwerk vereisen. Daarnaast produceren grote simulaties op supercomputers enorme datasets. Bovendien is er een snelle ontwikkeling gaande in de architectuur van grote rekensystemen om wetenschappelijke problemen zo goed en efficiënt mogelijk te kunnen aanpakken. Indachtig het (Europees) federatief model moet SURFsara derhalve investeren in een Tier-1 HPC-infrastructuur, zodat de onderzoekers gebruik kunnen blijven maken van de Europese supercomputers van het hoogste niveau 4 ( Tier-0 ). Op Europees niveau ontwikkelt het PRACE-project een dergelijke structuur, inclusief een business model met nationale bijdragen naar rato van het BNP. 3 Zowel binnen de International Telecommunications Union (ITU) als binnen het Internet Governance Forum (IGF) werken diverse landen aan voorstellen voor strengere regulering en/of censurering van Internet. Wetgeving rond netneutraliteit, privacy en auteursrecht heeft ook invloed op het open Internet. Maar ook commerciële grootmachten vormen een bedreiging voor een open Internet. Zo gaan bijvoorbeeld steeds meer mensen Facebook gebruiken voor allerlei vormen van informatie-uitwisseling, waardoor dit sociale netwerk dat allesbehalve open is steeds vaker de plaats inneemt van het open Internet. SURFnet beschouwt deze ontwikkelingen als onwenselijk en bedreigend voor de innovatieve kracht van het Internet en voor de vrije uitwisseling van gedachten. Waar mogelijk zal SURFnet namens de doelgroep optreden als expert en autoriteit en blijven ijveren voor een open Internet. 4 Ook de volgende versie van de Distributed ASCII Supercomputer (DAS, voor hard- en softwareonderzoekers) moet via een federatief model worden gefinancierd. Het biedt namelijk een belangrijke opstap- en testfunctie voor wetenschappers uit vele domeinen op weg naar grootschaliger gebruik van e-infrastructuren. 8
In het verleden zijn nieuwe en krachtige grid-voorzieningen opgebouwd (zoals BigGrid en FESgefinancierde projecten) waar inmiddels veel gebruik van wordt gemaakt. Met NWO/NCF-middelen is voor hardware- en softwareonderzoekers de Distributed ASCII Supercomputer (DAS) gerealiseerd. Dergelijke voorzieningen (hardware, software en ondersteuning) moeten doorontwikkeld kunnen worden en moeten vanuit het gebruikersperspectief worden opgenomen in het dienstenaanbod van e-infrastructure as a Service; uiteraard met een passend verdienmodel voor het gebruik van deze diensten. SURFsara is betrokken bij de Europese ontwikkelingen in supercomputing, en samen met andere partijen zoals NIKHEF ook betrokken bij Europese gridontwikkelingen. SURF coördineert Europese lidmaatschappen rond Computing en Grids. Een heel andere uitdaging is de ondersteuning van onderzoekers uit de industrie en het hightech MKB. Nederland moet de ambitie hebben die bedrijven te laten innoveren met behulp van reken- en dataintensieve toepassingen en hen stimuleren daarbij gebruik te maken van de publieke e-infrastructuur. Recente onderzoeken wijzen uit dat innovaties met behulp van high performance computing op tal van gebieden mogelijk en wenselijk zijn. Maar dan moeten onnodige barrières voor gebruik worden weggenomen en de e-infrastructuur as a Service worden aangeboden. Om al die ontwikkelingen in de rekenarchitectuur, de wetenschap, het onderwijs en de valorisatie richting topsectoren en MKB te ondersteunen, moet SURFsara innoveren en investeren in een brede serviceportfolio op de gebieden high performance computing, capacity computing, dataopslag en visualisatie. Vanuit zo n portfolio kan SURFsara de gebruikers bedienen en de gebruikersbehoefte efficiënt laten aansluiten op de benodigde voorzieningen (supercomputing of grid, centrale of gedistribueerde opslag, toegang via cloud of niet, et cetera). De vernieuwing zit natuurlijk in hard- en software (opschaling van applicaties, exascale computing, nieuwe dataservices, energie-efficiëntie, visualisatietools en end-to-end service performance). Maar SURFsara zal ook de benodigde kennis moeten ontwikkelen en met domeindeskundigen moeten samenwerken om een goede ondersteuning te bieden. Ook samenwerking met SURFnet (samenwerkingsinfrastructuren) en NLeSC (ontwikkeling van toepassingen via onderzoeksprogramma s) ligt niet alleen voor de hand maar is een noodzakelijk voorwaarde. Juist in de samenwerking van verschillende disciplines ontstaan vernieuwing en innovaties. Denk bijvoorbeeld aan computing experts, die implementatiekennis combineren met kennis van een of meerdere wetenschappelijke disciplines. 5.3. Datavoorzieningen Door de explosieve datagroei en de nieuwe methoden om data te doorzoeken en te analyseren is een sterke groei van datavoorzieningen noodzakelijk. De huidige situatie van lokale opslag, versnippering en gebrek aan standaarden gaat daarbij steeds meer knellen. Gelukkig is er in de afgelopen vijf jaar al veel gebeurd. De hardware voor dataopslag kan steeds meer data aan, en de snelheid stijgt. Toch zal het aanbod van data per saldo sneller stijgen, zodat alleen investeren in hardware niet genoeg zal zijn. Via software, cloudoplossingen (inclusief toenemende beschikbaarheid van breedbandvoorzieningen), platforms zoals HPC Cloud services en Hadoop-services voor Big Data zal de gap met de data-toestroom gesloten moeten worden. Dergelijke ontwikkelingen, en investeringen zijn voor de individuele instellingen tijdrovend en daardoor ook kostbaar om de kennis en infrastructuur op dit gebied up to date te houden. Daarom voorzien we ook op nationaal niveau federatieve oplossingen in SURF-verband, zodat optimaal geprofiteerd kan worden van reeds gedane investeringen en versnippering wordt voorkomen. 9
Voor dataopslag ligt de toekomst in nationale faciliteiten in plaats van de huidige instellingsgebonden datacenters. Daarbij kunnen Amsterdam (Science Park) en Groningen (provincie) het voortouw nemen en kan ook samenwerking met bedrijven worden gezocht die gespecialiseerd zijn in zeer grootschalige dataopslag. Voor data stewardship zou DANS, als expertisecentrum en contactpunt voor onderzoekers, ingeschakeld moeten worden. Deze activiteiten zullen moeten aansluiten bij Europa (federatief model). Rond de datavoorzieningen zal nog een aantal issues moeten worden geadresseerd, zoals de interactie tussen de benodigde infrastructuur en de aard van de data, de mogelijkheden van Open Data in relatie tot privacygevoeligheid, de dataopslaglocatie en de toegankelijkheid. Dit alles laat nogmaals zien dat de wereld van de datavoorzieningen sterk aan het veranderen is. Het versterkt de noodzaak om deze thematiek op nationaal niveau aan te sturen en te bevorderen dat de huidige datacenters intensiever met elkaar gaan samenwerken. Ook zal het contact tussen ICT-specialisten en -onderzoekers versterkt moeten worden. SURF heeft hiertoe in 2011 een Special Interest Group Open Data opgericht. Partijen als het DANS-instituut (archivering en toegang tot wetenschappelijke data) zullen hierbij betrokken moeten worden. Ook het businessmodel voor investeren, onderhouden en gebruiken van datavoorzieningen is toe aan een paradigmashift. Het is niet langer vol te houden dat er niet of nauwelijks wordt betaald voor opslag en toegang tot data, wat nu gebruikelijk is. Het is alleszins redelijk dat de gebruiker meebetaalt, zoals overigens ook al in het rapport van de Taskforce was ingecalculeerd. 5.4. escience-gereedschappen In de wetenschap zien we meer en meer een verschuiving naar een data-gedreven aanpak. Data uit verschillende bronnen worden gecombineerd, datastromen nemen gigantisch toe in omvang, analysetechnieken veranderen en er wordt steeds meer interdisciplinair samengewerkt om het wetenschappelijk probleem aan te pakken. Met het Netherlands escience Center (NLeSC) is in korte tijd een centrum van expertise opgebouwd dat drie belangrijke taken heeft: het stimuleren van creatief datagedreven onderzoek door alle wetenschapsgebieden heen, het ontwikkelen en toepassen van gereedschappen om data-intensief wetenschappelijk onderzoek mogelijk te maken en het bevorderen van kennisgebaseerde samenwerking tussen onderzoekers over de grenzen van disciplines heen. De verankering in en gerichtheid op een brede groep gebruikers is cruciaal in het NLeSC. Dit krijgt onder andere gestalte door escience Integrators, vooraanstaande domeinonderzoekers met veel inzicht in de mogelijkheden van escience en actief binnen de verschillende prioriteitsgebieden van het NLeSC. De verankering is ook verzekerd door de decentrale uitvoering van de projecten die het NLeSC steunt (er wordt gewerkt met Open Calls) waarbij escience Engineers worden ingezet voor het ontwikkelen van gereedschappen om de escience-projecten uit te voeren. Dat doen zij in samenwerking met de onderzoekers. En verankering, c.q. afstemming is ook op Europees niveau wenselijk: zelfs het jonge vakgebied van de escience maakt al een eerste golf van Europeanisering door. De vernieuwingen en innovaties die vanuit het NLeSC worden ontwikkeld, richten zich niet alleen op de wetenschappelijke e-infrastructuur maar nadrukkelijk ook op de private sector en op publiek-private samenwerkingsprojecten. Dat geldt overigens ook voor SURFnet en SURFsara. De uitdaging is met name het ondersteunen van (MKB-)bedrijven bij het werken met krachtige rekenvoorzieningen en grote dataverzamelingen. Het NLeSC wordt door NWO en SURF zodanig gefinancierd dat het hoogwaardig werk af kan leveren voor een brede groep gebruikers, inclusief de industrie. De activiteiten zijn met name gericht op 10
vernieuwing en innovatie. Voor uitwerking en exploitatie van tools en andere escience-producten zullen verdienmodellen ontwikkeld moeten worden. 6. Organisatie en financiering van de e-infrastructuur Momenteel worden e-infrastructuur diensten aangeboden door SURFnet, SURFsara en NLeSC, en deze diensten worden grotendeels gefinancierd vanuit het structurele budget, dat afkomstig is van OCW en NWO en op tijdelijke basis door EZ. De genoemde drie nationale partijen, werken via het e-infrastructure Alignment Team samen aan de inrichting van e-infrastructure as a Service. Dat team zorgt voor optimale coördinatie en samenhang tussen de e-infrastructuurdiensten en de behoeften van het wetenschappelijk veld, ook in internationaal verband. Als, zoals het Alignment Team voorstelt, het centrale (nationale) infrastructuurmodel ook op nationaal niveau plaats maakt voor een federatief model, waarin voorzieningen steeds meer met elkaar worden verbonden en gedeeld, dan ligt het voor de hand om het Alignment Team uit te breiden met de relevante nationale leveranciers van e-infrastructuur diensten op (inter)nationaal niveau. Om de innovatieve diensten door te ontwikkelen tot producten die tegen een (marktconforme) prijs kunnen worden aangeboden, zullen er verdienmodellen moeten worden uitgewerkt. Voor netwerken (SURFnet) en HPC computing (SURFsara) zijn die er al; Voor Grid, Dataopslag, e-data en e-science tools zullen die nog ontwikkeld moeten worden, zodat er ook voor die onderdelen een levensvatbare exploitatie kan ontstaan. De verantwoordelijkheden voor strategie en financiering van de e-infrastructuur liggen in handen van SURF. Voor het verbindende NLeSC dragen NWO en SURF samen de verantwoordelijkheid. De ontwikkeling van strategie en nieuwe diensten geschiedt in nauwe wisselwerking met docenten, studenten, onderzoekers en instellingen. Daardoor heeft Nederland een organisatie- en procesmodel dat brede afwegingen en prioriteitsstellingen over het hele terrein van de e-infrastructuur heen mogelijk maakt. Dit samenwerkingsmodel heeft Nederland in de afgelopen 25 jaar op de ICT kaart voor de de onderzoeksinfrastructuur gezet. Voor de gehele e-infrastructuur kijkt het buitenland momenteel vooral naar het Nederlandse (SURF) model. Willen we die voorsprong behouden, dan zullen we moeten blijven investeren en innoveren. 11