Freie Software in der (Groß-)Forschung

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Software Freedom Day, Linux Installations-Party, Odysseum (19.09.2009, Köln)

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Freie Software in der (Groß-)Forschung

  1. 1. Freie Software in der (Groß-)Forschung Software Freedom Day > Linux-Installations-Party Odysseum (19.09.2009, Köln) Andreas Schreiber <Andreas.Schreiber@dlr.de> Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. http://www.dlr.de/sc
  2. 2. Was ist Großforschung? <ul><li>Großforschung ist </li></ul><ul><li>Wissenschaft außerhalb von Universitäten </li></ul><ul><li>quasi industrielle Arbeitsweisen </li></ul><ul><li>Betrieb von Großanlagen </li></ul><ul><li>Große Forschungseinrichtungen in Deutschland </li></ul><ul><li>Max-Planck-Gesellschaft </li></ul><ul><li>Fraunhofer Gesellschaft </li></ul><ul><li>Leibniz-Gemeinschaft </li></ul><ul><li>Helmholtz-Gemeinschaft </li></ul><ul><ul><li>Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) </li></ul></ul><ul><ul><li>Forschungszentrum Jülich </li></ul></ul><ul><ul><li>… </li></ul></ul>
  3. 3. <ul><li>Das DLR </li></ul><ul><li>Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt </li></ul><ul><li>Forschungseinrichtung </li></ul><ul><li>Raumfahrt-Agentur </li></ul><ul><li>Projektträger </li></ul>
  4. 4. Standorte und Personal <ul><li>6.300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter arbeiten in 29 Forschungsinstituten und Einrichtungen in </li></ul><ul><ul><li>13 Standorten. </li></ul></ul><ul><li>Büros in Brüssel, Paris und Washington. </li></ul> Köln  Lampoldshausen  Stuttgart  Oberpfaffenhofen Braunschweig   Göttingen Berlin -   Bonn Trauen   Hamburg  Neustrelitz Weilheim  Bremen - 
  5. 5. Leitbild - Vision <ul><li>Das DLR - die führende und richtungsweisende öffentliche Forschungseinrichtung in Europa für seine Forschungsbereiche Luftfahrt, Raumfahrt, Verkehr und Energie </li></ul><ul><li>Das DLR - die gestaltende Kraft für die europäische Raumfahrt in seiner Funktion als Raumfahrt-Agentur </li></ul><ul><li>Das DLR - die Dachorganisation für die wirkungsvollsten und effizientesten Projektträger </li></ul>
  6. 6. DLR Forschungsbereich Luftfahrt <ul><li>Optimierung der Leistung und der Umweltverträglichkeit des Gesamtsystems „Flugzeug“ </li></ul><ul><li>Erweiterung des Flugbereichs von Hubschraubern auf alle Wetterbedingungen </li></ul><ul><li>Effiziente und umweltfreundliche Flugtriebwerke </li></ul><ul><li>Sicherer, umweltfreundlicher und effizienter Luftverkehr (Flugsicherung, Flugbetrieb) </li></ul>
  7. 7. Großanlagen Luftfahrt <ul><li>Forschungsflugzeuge </li></ul><ul><li>Cockpitsimulatoren </li></ul><ul><li>Towersimulator </li></ul><ul><li>Verdichter-, Brennkammer- und Turbinenprüfstände </li></ul><ul><li>Autoclaven </li></ul><ul><li>Material- und Strukturtestanlagen </li></ul><ul><li>Standschwingungsanlage </li></ul><ul><li>Windkanäle* </li></ul><ul><li>* Überwiegend innerhalb der Stiftung Deutsch- Niederländischer Windkanäle (DNW) </li></ul>
  8. 8. DLR Forschungsprogramm Raumfahrt <ul><li>Erforschung des Weltraums </li></ul><ul><li>Forschung unter Schwerelosigkeit </li></ul><ul><li>Erdbeobachtung </li></ul><ul><li>Kommunikation & Navigation </li></ul><ul><li>Raumtransport </li></ul><ul><li>Technik für Raumfahrtsysteme </li></ul>
  9. 9. Großanlagen Raumfahrt <ul><li>Forschungsflugzeuge </li></ul><ul><li>Infrastrukturen für Datenempfang, -veredelung und -verteilung </li></ul><ul><li>Windkanäle </li></ul><ul><li>Mobile Raketenbasis MORABA </li></ul><ul><li>Kontrollzentren </li></ul><ul><li>Forschungsteststände </li></ul>
  10. 10. Herausforderungen im Geschäftsfeld Verkehr <ul><li>Nachhaltige Mobilität erreichen in einer Balance von </li></ul><ul><ul><li>Ökonomie </li></ul></ul><ul><ul><li>Gesellschaft </li></ul></ul><ul><ul><li>Ökologie </li></ul></ul><ul><li>durch </li></ul><ul><li>Sicherung der Mobilität für Menschen und Güter </li></ul><ul><li>Schutz von Umwelt und Ressourcen </li></ul><ul><li>Verbesserung der Sicherheit </li></ul>
  11. 11. Großanlagen im Geschäftsfeld Verkehr <ul><li>Fahrzeuge und Simulatoren für Fahrerassistenzsysteme </li></ul><ul><li>Prüfstände für Fahrzeugantriebe </li></ul><ul><li>Aerodynamische Versuchsanlagen für Schienenfahrzeuge </li></ul><ul><li>Teststrecke und Messfahrzeuge zur Verkehrsdatenerfassung </li></ul><ul><li>Virtuelle Verkehrsmanagementzentrale Traffic Tower </li></ul><ul><li>Eisenbahntechnisches Labor RailSiTe </li></ul><ul><li>Bi-modales Versuchsfahrzeug RailDriVE </li></ul>
  12. 12. DLR Forschungsprogramm Energie <ul><li>Die DLR-Energieforschung konzentriert sich auf </li></ul><ul><li>CO 2 -Vermeidung durch Effizienz und Erneuerbare Energien </li></ul><ul><li>Synergien im DLR </li></ul><ul><li>energiewirtschaftlich relevante und großforschungsspezifische Themen. </li></ul>
  13. 13. Großanlagen der DLR-Energieforschung <ul><li>Verbrennungsprüfstände </li></ul><ul><li>Verdichter- und Turbinenprüfstände </li></ul><ul><li>Brennstoffzellenprüfstände </li></ul><ul><li>Vakuumplasma-Spritzanlagen </li></ul><ul><li>Testanlagen für die Solarforschung </li></ul><ul><li>High-Performance Computing </li></ul>
  14. 14. Großforschung ist auch groß im Bereich Software! Größenordnung der Software-Entwicklung im DLR Über 1000 Mitarbeiter des DLR entwickeln Software DLR ist eines der größten Software-Häuser Deutschlands Das sind >100 Millionen EUR Personalkosten pro Jahr
  15. 15. Software-Entwicklungen in Luft- und Raumfahrt Klassifizierung <ul><li>Software für missionskritische Systeme </li></ul><ul><li>Embedded Software und Real-Time-Software in Flugzeugen, Satelliten, Raumfahrzeugen, … </li></ul><ul><li>Software mit großen Userzahlen </li></ul><ul><li>Internet/Intranet/Email, Webshop für Satellitendaten </li></ul><ul><li>Software zur Unterstützung </li></ul><ul><li>Prozessunterstützung, Datenmanagement, Modellierungs- und Simulationsumgebungen, … </li></ul><ul><li>Software deren Effizienz wichtig ist </li></ul><ul><li>Numerische Simulationscodes </li></ul>
  16. 16. Freie Software in der Luft- und Raumfahrt Nutzen von Open-Source-Software <ul><li>Reduktion des Entwicklungsaufwands </li></ul><ul><li>Weniger eigener Source-Code </li></ul><ul><li>In manchen Projekten wird nur ca. 10% neu programmiert </li></ul><ul><li>Profitieren von der Stabilität </li></ul><ul><li>Open-Source-Software ist vielfach getestet </li></ul><ul><li>… und wird ständig weiterentwickelt </li></ul>
  17. 17. Nutzung von Open-Source-Software <ul><li>In der Forschung wird unterschiedlichste freie Software genutzt </li></ul><ul><li>Anwendungssoftware </li></ul><ul><ul><li>z.B. Textverarbeitungen LaTeX oder Open Office </li></ul></ul><ul><li>Betriebssystem Linux </li></ul><ul><ul><li>Desktop & Server </li></ul></ul><ul><li>Programmiersprachen und Compiler </li></ul><ul><ul><li>GNU Compiler, Python, … </li></ul></ul><ul><li>Bibliotheken </li></ul><ul><ul><li>Datenbank-Zugriff, XML-Verarbeitung, Numerik, … </li></ul></ul><ul><li>Web-Frameworks </li></ul><ul><ul><li>Zope, Plone, Django, MoinMoin-Wiki, … </li></ul></ul><ul><li>Entwicklungs-Tools </li></ul><ul><ul><li>Eclipse, Subversion, Mercurial, … </li></ul></ul>
  18. 18. Bereitstellung von Open-Source-Software <ul><li>Forschungseinrichtungen stellen eigene Entwicklungen zur Verfügung </li></ul><ul><li>Simulationssoftware </li></ul><ul><li>Datenverwaltungssoftware </li></ul><ul><li>Bibliotheken </li></ul><ul><li>Beteiligung an Open-Source-Projekten </li></ul><ul><li>Mitarbeit bei existierenden Projekten </li></ul>
  19. 19. Beispiele Software-Anwendungen
  20. 20. Graphische Benutzeroberflächen für ingenieurwissenschaftliche Anwendungen
  21. 21. <ul><li>Management wiss. Daten von </li></ul><ul><li>Simulationen </li></ul><ul><li>Experimenten </li></ul><ul><li>Erdbeobachtungen </li></ul>
  22. 22. Open-Source-Software DataFinder Implementiert in Python und Qt
  23. 23. Beispiel: Klimadaten <ul><li>Verteilte Datenarchive </li></ul><ul><li>Riesige Datenmengen (Peta Bytes) </li></ul><ul><li>Speicherung bei den Datenquellen (Sensoren, Institute) </li></ul><ul><li>Verschiedene Datenformate </li></ul><ul><li>Bedingt durch Art und Zweck der Daten </li></ul><ul><li>Historische Gründe </li></ul>
  24. 24. Auswahl und Zugriff auf Klimadaten <ul><li>Open-Source-Software (Python) </li></ul><ul><li>Auswahl von Daten-Sets </li></ul><ul><li>Auswahl einzelner Daten </li></ul>
  25. 25. Auswahl und Zugriff auf Klimadaten <ul><li>Open-Source-Software (Python) </li></ul><ul><li>Auswahl von Daten-Sets </li></ul><ul><li>Auswahl einzelner Daten </li></ul><ul><li>Auswahl der Regionen (Längengrad, Breitengrad) </li></ul><ul><li>Auswahl der Höhe </li></ul><ul><li>Auswahl von Zeiträumen </li></ul>
  26. 27. Sicherung und Nutzung von Expertenwissen
  27. 28. Graphische Modellierung von Abhängigkeiten Wissensmanagement für Berechnungsingenieure <ul><li>Verwendete Open-Source-Software: </li></ul><ul><li>Eclipse </li></ul><ul><li>JBoss Drools </li></ul><ul><li>Apache Lucene </li></ul>
  28. 29. Software für den Entwurf von Flugzeugen aller Art
  29. 30. Virtuelle Produktentwicklung … von Raumschiffen
  30. 31. Virtuelle Produktentwicklung … von anderen Schiffen Bild: Flensbuger Schiffbau Gesellschaft
  31. 32. … durch Entwicklung moderner Software-Systeme (Eclipse-basiert)
  32. 33. Simulation und Management … von Luft-Verkehr
  33. 34. Simulation und Management … von Strassen-Verkehr
  34. 35. Open-Source Software SUMO (Simulation of Urban MObility) DLR Institut für Verkehrssystemtechnik
  35. 36. Anwendungsbeispiel WJT2005 / Soccer2006 <ul><li>Einsatz in Köln </li></ul><ul><li>Papst-Besuch (Weltjugendtag 2005) </li></ul><ul><li>Fußball-WM 2006 </li></ul><ul><li>Verkehrserfassung </li></ul><ul><li>Induktionsschleifen auf Autobahnen </li></ul><ul><li>Induktionsschleifen in der Stadt </li></ul><ul><li>Erfassung aus der Luft (Zeppelin) </li></ul><ul><li>Verkehrsvisualisierung </li></ul><ul><li>Zusammenfassung aller Daten </li></ul><ul><li>Präsentation bei der Polizei </li></ul><ul><li>Verkehrsvorhersage </li></ul><ul><li>30 Minuten in der Zukunft (mit SUMO) </li></ul>
  36. 37. High-Performance Computing
  37. 38. Bild: Forschungszentrum Jülich
  38. 39. Linux Verwendete Distributionen
  39. 40. Verteiltes Rechnen und Grid-Computing
  40. 41. Verteiltes Rechnen und Grid-Computing Freie Middleware <ul><li>Forschungszentrum Jülich u.a. </li></ul><ul><li>Argonne National Laboratory u.a. </li></ul>
  41. 42. Komplexe Simulation Beispiel X-31 DLR Institut für Aerodynamik und Strömungstechnik
  42. 44. Die Turbomaschine DLR Institut für Antriebstechnik
  43. 45. DLR Institut für Antriebstechnik
  44. 47. Bild: P. Winandy Virtual Reality
  45. 49. Software für mobile Geräte (z.B. Telemedizin)
  46. 50. Zum Schluss…
  47. 51. A380 | 10-13 Uhr
  48. 52. DLR Standort Köln <ul><li>Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter: 1300 </li></ul><ul><li>Fläche: 550.000 m² </li></ul><ul><li>Forschungsinstitute und Einrichtungen: </li></ul><ul><li>Institut für Materialphysik im Weltraum </li></ul><ul><li>Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin </li></ul><ul><li>Institut für Antriebstechnik </li></ul><ul><li>Institut für Werkstoff-Forschung </li></ul><ul><li>Institut für Technische Thermodynamik, Solarforschung </li></ul><ul><li>Hochflussdichte-Sonnenofen </li></ul><ul><li>Simulations- und Softwaretechnik </li></ul><ul><li>Qualitäts- und Produktsicherung </li></ul><ul><li>European Astronaut Center </li></ul><ul><li>Windkanäle Köln-Porz </li></ul><ul><li>Europäischer Transsonischer Windkanal </li></ul>
  49. 53. Fragen? Kontakt www.andreas-schreiber.net twitter.com/onyame [email_address]

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