Grigle: tecnologie ed opportunita per la medicina

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1 Grigle: tecnologie ed opportunita per la medicina Mario Reale, GARR GRID EGEE SA2 [Conferenza IRCCS-Roma-12 Dicembre 2007]

2 Contenuti 1. La GRID : definizioni e concetti introduttivi 2.Le Grid o Griglie Health Grids Service Oriented Architecture / Web Services 3.EGEE - il progetto e la struttura 4.gLite: il middleware di EGEE Componenti di glite di maggior interesse per la medicina 5.Progetti di medicina che usano la GRID: qualche esempio 6.Conclusioni 1. The Grid 2 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

3 La Grid: una definizione The UnaGrid check - list un di idea: 3 punti (I.Foster): La Un Grid insieme e un di sistema risorse distribuite che: Coordina (calcolo, storage, risorse che dati, non documenti sono soggette ) a appartenenti controllo centralizzato a domini amministrativi diversi (non soggette a controllo centralizzato) che..utilizzando attraverso l utilizzo protocolli di protocolli ed interfacce ed interfacce standard aperti, e standard, general-purpose... forniscono a gruppi di per utenti fornire con esigenze una qualita comuni di(organizzati servizio in Virtual complessivamente Organizations) elevata funzionalita e qualita di servizio specifiche per lo svolgimento delle L utilita del sistema complessivo e maggiore loro attivita. della somma delle utilita delle singole componenti 3 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

4 La Grid: l idea Se la rete tra risorse e dominii diversi Una rete informatica distribuita, accessibile da diventasse ovunque, user-friendly, infinitamente che consenta veloce non l accesso a enormi risorse di calcolo,storage,dati saremmo piu capaci di distinguere i link Onnipresente e plug & play come e oggi la rete elettrica (da cui il nome Grid) Che ci connettono esponga agli a utenti risorse interfacce distribuite semplici nel e mondo. facili da usare, Avremmo che nascondono cosi accesso l eterogeneita ad una e la complessita delle strutture sottostanti Uno potenza strumento di calcolo, per collaborare dati, risorse e avvicinare di la soluzione dei problemi alle persone e le storage. persone tra di loro - nel raggiungimento di uno scopo integrando funzionalmente risorse eterogenee interni sul nostro PC da quelli esterni, che struttura globale, distribuita, universale di 4 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

5 GRID : l idea Mobile Access Workstation G R I D M I D D L E W A R E Supercomputer, PC-Cluster Data-storage, Sensors, Experiments Visualising 5 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale] Internet, networks

6 La GRID fondamento dell e-science I ricercatori svolgono le loro attivita indipendentemente dalla loro locazione geografica, interagiscono con i colleghi, accedono ai dati e li condividono. La Grid: centri di processamento dei dati interconnessi dalla rete e componenti middleware come collante tra risorse. Gli strumenti scientifici e gli esperimenti forniscono un enorme quantita di dati. 6 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

7 La Grid: Qualche due caratteristiche termine importante importanti Virtual Organization (VO): comunita di utenti con le stesse No finalita /esigenze SPF che mettono in comune risorse Grid Middleware (m/w) : strato software di implementazione della GRID Nell architettura sopra il sistema operativo di Grid e sotto non le puo applicazioni esistere un Certification punto diauthority criticita /singolarita (CA): Autorita che (Single certifica l identita Point degli of utenti rilasciando certificati elettronici Failure) Computing Element (CE): una coda batch accessibile attraverso la Grid La Grid e una struttura intrinsecamente Storage distribuita Element (SE): un insieme di risorse di storage accessibile tramite la Grid (puo essere basato su Local Filesystem, Disco o su Single Mass Storage) Sign-on Worker Node (WN): una macchina appartenente ad un CE dove effettivamente Ci si collega avviene alla l esecuzione Grid con del un job unico processo Virtual di log Organization in, una volta Management che sisystem possiedono (VOMS): le sistema di autenticazione ed autorizzazione degli utenti sulle risorse di Grid. Rilascia credenziali proxy files necessarie. per l autorizzazione dell utente sulle risorse Proxy: Una certificato grande di varieta durata limitata di risorse contenente diventa le credenziali accessibile dell utente,utilizzato per l autorizzazione sulle risorse. 7 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

8 Il ruolo delle Virtual Organizations Compute Center 2. Le Grid (Griglie) Service VO Compute Center slide based on presentation given by Carl Kesselman at GGF Summer School [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

9 Le Grids (Le Griglie) Implementazioni dell idea della Grid Sono infrastrutture: CPU, Storage, Dati, Rete, Centri di Calcolo Sono organizzazioni / progetti ICT Sono distribuzioni di middleware e software Implementano funzionalita per gli utenti Computation Grid / Data Grid / Utility Grids Sono ormai davvero numerose: Diversita di comunita di utenti e scopi Applicazioni di riferimento Diversita di middleware Diversita di distribuzione geografica 9 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

10 Funzionalita delle Grid Autenticare gli utenti Workload Management Esecuzione e management dei jobs sottomissione / esecuzione Attribuire un ruolo monitor / restituzione dell output agli utenti per determinare il livello cancellazione di autorizzazione sulle risorse Autorizzare gli utenti su risorse di dominii amministrativi diversi Data Management trasferimento di files prodotti, registrazione su cataloghi distribuiti Gestire i job degli utenti come gli utenti replicazione preferiscono Fornire agli utenti e a se stessa una descrizione delle sue risorse Information costitutive Systems Fornire informazioni sulla struttura della Grid agli utenti e alla Grid stessa Fornire agli informazioni utenti e a sull utilizzo se stessadelle risorse Informazioni sull di utilizzo Grid per consentire un uso ottimale delle sue risorse delle risorse stesse Per consentire un budget model accounting Consetire livelli differenziati di delega sull utilizzo delle risorse -Fa tutto l utente -Fa tutto la GRID 10 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale] Gestire i dati degli utenti come AAA gli utenti preferiscono Authentication/Authorization/Accounting Autenticazione: sapere chi vuole usare una data risorsa Autorizzazione: Consentire un uso ottimale e sicuro delle sue risorse sapere che cosa quell utente e autorizzato a fare Sicurezza: ridurre la vulnerabilita globale del sistema Non-ripudiabilita : sapere chi ha fatto cosa

11 Uso di una GRID e del suo middleware Quando si usa un PC o una workstation: Login usando username & password ( Authentication ) Si dispone di certi diritti ( Authorisation ) Si eseguono programmi o jobs Si gesticono files: Si creano, leggono o scrivono, si listano directories Le varie componenti sono collegate da un bus Si sta usando il sistema operativo C e un solo dominio amministrativo Quando si usa la GRID: Si effettua la log-in utilizzando credenziali digitali single sign-on ( Authentication ) Si dispone di certi diritti ( Authorisation ) Si eseguono programmi o jobs Si gestiscono files Componenti e servizi sono collegati tramite internet Si sta usando il GRID Middleware Ci sono tanti domini amministrativi differenti 11 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

12 Open Grid Forum (OGF) OGF : Open Grid Forum Organizzazione mondiale che si occupa della definizione e promozione di standard comuni per le Grid (www.ogf.org) Produce 4 tipi di documenti: - Informativi - Sperimentali - Community Practice - Raccomandazioni 12 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

13 La rete globale 13 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

14 I maggiori progetti GRID al mondo Nordugrid Enabling Grids for E-sciencE (worldwide) NDGF: EGEE Open Science Grid ( USA) OSG Nordic Data Grid Facility (Scandinavia) NDGF Nordugrid (Scandinavia) NORDUGRID NAREGI (Japan) NAREGI TeraGrid (USA) TeraGrid PRAGMA (Pacific Rim) PRAGMA Distributed European Infrastructure for Supercomputing Applications (Europe) DEISA National Grid Service (UK) NGS, D-GRID (D), Grid-5000 (F), INFNGRID(I) Australian Partnership for Advanced Computing (Australia) APAC China National GRID CNG Progetti di collaborazione tra EU e paesei terzi: EuChinaGRID EELA EuMedGRID EuIndiaGRID Infrastruttura Europea permanente : EGI FP 7 14 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

15 Un Riassunto : cosa sono le GRID Le GRID permettono Virtual Computing tra dominii amministrativi diversi Le risorse condividono autorizzazione e autenticazione Si accede alle risorse attraverso le loro interfaccie astratte Motivazioni per le GRID: Collaborazioni di ricerca, diagnostica, ingegneria, servizi publici.. Uso delle risorse e loro condivisione 15 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale] Grid Collaboration Network infrastructure & Resource centres Operations, Support and training

16 Health Grids Infrastrutture Grid integrate a servizi specialistici Integrano i dati sul paziente alle tecnologie biomediche emergenti ed a nuovi protocolli Porteranno ad una medicina personalizzata Piu vicina a pazienti e a medici Piu accessibile Piu capace, veloce, distribuita In fase di grande sviluppo nell UE ed in USA Si basano generalmente su architetture service oriented (SOA) basate sui Web Services 16 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

17 Service Oriented Architecture Service Oriented Architecture (SOA) e una nuova architettura per lo sviluppo di applicazioni distribuite ( loosely coupled ) In effetti SOA e un insieme di diversi servizi in rete Questi servizi comunicano tra loro La comunicaizone implica scambio di dati coordinamento tra i servizi La SOA si basa sul paradigma dei Web Services 17 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

18 Il paradigma dei Web Services Un Web Service e un unita di codice gestito che puo essere chiamato da remoto usando HTTP, puo essere cioe attivato utilizzando richieste HTTP I Web Services sono publicati, trovati ed utilizzati attraverso il web. Sono Componenti di applicazioni Che comunicano utilizzando protocolli aperti Sono autodescrittivi e self-contained Si localizzano utilizzando UDDI Si basano su XML La piattaforma di base per I Web Services e HTML e XML. Elementi costitutivi sono SOAP (Simple Object Access Protocol) UDDI (Universal Description, Discovery and Integration) WSDL (Web Services Description Language) 18 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

19 Vantaggi dei Web Services Pubblicare le funzionalita in rete Connettere applicazioni diverse e differenziate Utilizzo di protocolli standard Basso costo del processo di comunicazione Supporto per altri metodi di comunicazione 3. EGEE (p.esftp, non solo SOAP su HTTP) Applicazioni Loosely Coupled Enabling Grids for E-SciencE I Web Services supportano tecnologie diverse I Web Services sono autodescrittivi Facile svilupparci applicazioni sopra Automatic Discovery Facile per I clients trovare I servizi di cui hanno bisogno Business Opportunity Facile connettersi con I clienti di un business potenziale 19 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

20 EGEE: Enabling Grids for E-SciencE EGEE e ilobiettivi maggior del progetto: Europeo di Grid Gestire una(esistono infrastruttura molti di larga progetti scala, ad di esso correlati) qualità elevata, da sistema di produzione, (EU FP6/IST) per la e-science Attualmente in fase 2 (EGEE-II: ) 91 partners 32 paesi Budget: 52 Milioni di Euro totali (37 dall UE) Infrastruttura Attirare nuove risorse ed utenti sia dal mondo scientifico che da quello dell industria Migliorare e gestire il middleware glite Promuovere l inter-operabilità con gli altri progetti di Grid esistenti Univ. Chicago Univ. South. California Disseminare il know-how ed educare alla Univ. Grid Wisconsin Distribuzione mondiale di EGEE studenti e ricercatori RENCI e dei progetti correlati di circa CPUs - Parner EGEE-II in USA: 20 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

21 Le applicazioni & gli utenti di EGEE Applicazioni EGEE: La ed Struttura utenti da numerosi settori: Astrofisica Chimica Computazionale Scienze della Terra Simulazione Finanziaria Fisica della Fusione Nucleare Geofisica Fisica delle Alte Energie (HEP) Joint Research Activities (JRA) JRA-1: sviluppo del middleware di EGEE: glite glite: attualmente in versione 3.1 in rilascio Scienze download della vita/biologia da Multimedia OS: Scientific Linux CERN 4 e Linux compatibili (RHAS,Centos,..) Scienza dei Materiali Network Activities (NA) Service Activity (SA) SA-2: network Libro degli abstracts: 21 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

22 E E IS e E O B B H IC Progetti UE legati ad EGEE N B E 22 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

23 Risorse dell infrastruttura EGEE EGEE: ~250 siti, >45000 CPU Region Countries Sites CPU CERN UK/I Fr De/CH It NE SEE CE SWE A-P Ru Totals % delle risorse provengono da gruppi esterni al progetto EGEE ~>20k jobs simultanei in esecuzione permanentemente Da Ian Bird - EGEE'07 23 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale] 23

24 Health Grids: alcuni risultati esemplari La prima BioMedical Data Challenge WISDOM : World-wide In-Silico Docking on Malaria 4. glite Sull infrastruttura EGEE: 11/7-19/8/2005 Parametri biologici ilsignificativi middleware prodotto da EGEE Due applicazioni di molecular uk; 8106 docking (Autodock and FlexX) Selezionati un milione di leganti Ricerca di proteine legate al responsabile della malaria Numeri importanti : Trattati 46 milioni di leganti in 6 settimane Prodotto 1 TB di dati. Piu di 1000 computers in 15 paesi usati contemporaneamente per un totale di 80 anni-cpu 80 anni di lavoro per un PC standard ro; 337 pl; 1877 nl; 3356 Domain distribution of Flexx run jobs es; 5122 tw; 827 e le sue componenti di maggior interesse per la ru; 218 medicina it; 3687 bg; 597 com; 1072 cy; 383 de; 715 il; 263 gr; 2004 fr; [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

25 Higher-Level Grid Services (Servizi Grid di alto livello) Workload Management Replica Management Visualization Workflow Grid Economies... Foundation Grid Middleware (Middleware di base) Security model and infrastructure Struttura del Middleware di glite criteri progettuali Computing (CE) and Storage Elements (SE) Accounting Applications (Applicazioni) Information and Monitoring Le applicazioni hanno accesso a entrambi i servizi di alto livello ed il middleware di base I servizi Grid di alto livello servono a supportare gli utenti e le loro infrastrutture ma non sono obbligatori Il middleware di base viene installato su tutta l infrastruttura EGEE Funzionale e robusto, Deve consentire l interoperabilita con altre infrastrutture Grid Non deve dipendere dai servizi di alto livello (che sono opzionali ) 25 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

26 Il middleware glite CLI Access API Security Authorization Auditing Authentication Information & Monitoring Information & Monitoring Application Monitoring Data Management Workload Management Metadata Catalog File & Replica Catalog Accounting Job Provenance Package Manager Storage Element Data Movement Site Proxy Computing Element Workload Management Descrizione: 26 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

27 I costituenti del middleware SOA Servizi Grid di alto livello Workload Managament Service/Server (WMS/RB) Logging&Bookkeeping (LB) File Transfer Service (FTS) File Catalogs (LFC, FireMan ) Metadata Catalogs ( AMGA ) Encrypted Data Storage (EDS) Accounting Servizi di Base Computing Element (CE) Storage Element (SE) Storage Resource Manager (SRM) Interface Information and Monitoring Service (BD-II, R-GMA) Authentication/Authorization/Auditing-Security User Interface & Portale Web Globus (VDT) GridFTP / GSI Condor PKI X.509 LDAP, MySQL, OpenSSL,.. 27 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

28 Componenti di base di glite per la medicina CE: Computing Element Esegue i job degli utenti / Basato su Globus e Condor Dotato di un interfaccia WS per la parte di IS SE: Storage Element Per la storage dei dati SRM 2.2 interfaccia WS unica per i Mass Storage Systems e il disk storage LFC: LCG file catalog Per mappare logical file names dei file in Site-URLs (PFN) attraverso i GUID Con interfaccia WS AMGA: ARDA metadata Grid Application Catalog EDS: Encrypted Data Storage GFAL: GRID File Access Library (POSIX-like) BD-II information system 28 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

29 Monitoring: GridMap 4.Progetti di medicina che utilizzano la Grid Esempi. 29 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

30 Progetti di medicina che usano la Grid Esistono innumerevoli esempi di progetti di Medicina e BioInformatica che usano le Grid E un successo per la Grid E assolutamente impensabile (e forse anche inutile) pensare di descriverli tutti in questo talk (di 30 minuti) Riporto qui Alcuni progetti in EGEE L iniziativa HealthGrid un paio di progetti specifici interessanti, a titolo esemplificativo NeuroInf / BioInfo LAB Health-e-Child 30 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

31 Progetti di medicina in ambito EGEE NA4 (Applicazioni) Cardiologia Caviar Simulazione 3D del moto del cuore Uso di MPI su Grid: guadagno in CPU time lineare col n.dei nodi Processing di sequenze immagini 3D: svariate ore di CPU su un processore singolo: - 2 minuti di CPU per istante di segmento 3D - 20 ore di CPU for motion estimation Cura del cancro/adroterapia ThIS Simulazione dell irradiazione da fasci di fotoni,protoni e ioni pesanti 31 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale] Hugues BENOIT-CATTIN EGEE 07 conference

32 HealthGrid Iniziativa europea di coordinamento per la promozione della Grid in medicina Si occupa di promuovere standard comuni per l interfacciamento di applicazioni mediche e protocolli utilizzati in ambito medico alla Grid Definire le priorita di svilippo nella stesura di una roadmap europea verso una Grid medica integrata 32 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

33 Portale NeuroInf (Analisi SPMA) Portale Grid per la diagnosi del morbo di Alzheimer attraverso la Statistical Parametric Mapping Analysis (SPMA) Motivazioni L accuratezza delle mappe di ipoperfusione e legata strettamente al numero di casi normali confrontati con l immagine di test Servono percio molte immagini di casi normali MA problemi etici e costi elevati riducono drasticamente il numero di acquisizioni di volumi PET di casi normali. La riservatezza e la sicurezza sono fondamentali nei sistemi informativi delle Health Grids I neurologi che lavorano in piccoli ospedali non hanno a disposizione un grande campione di casi normali e non hanno un modo di accedere in maniera sicura databases remoti di immagini, percio di fatto non possono eseguire analisi SPM sui loro casi sospetti di AD [ Ivan Porro - BioLab Univ. Genova - EGEE 07 conference ] 33 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

34 Query Acquisizione al catalogo dell immagine della delle immagini di di prova normali Estrazione Esecuzione Trasferimento dalle dell analisi di un dell informazione dei immagini eseguibile risultati statistica normali dell analisi software test dell informazione sul (leggero) per management per sullo l estrazione trovarne user di node dell informazione utili per il confronto sui (con nodi quella repository di test) necessaria estratta sul SPM nodo sullo di per user nodo management l analisi node di management statistica 34 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

35 Analisi SPM: Analisi delle immagini PET-SPECT Statistical Parametric Mapping Analysis (SPM) package Creato dal Functional Imaging Lab (FIL) presso il Wellcome Department of Imaging Neuroscience (London University College) Usato ampiamente nella comunita di ricerca dei neurologi per l analisi voxel-based di studi PET per la diagnosi precoce Pattern del ipometabolici morbo di Alzheimer (glucosio) (AD) L algoritmo principale: - confronto tra I valori di perfusione in immagini PET per pazienti sospetti di AD E i valori in un database di immagini PER per casi normali Risultato finale dell analisi SPM: pattern di ipoperfusione per differenziare i casi di AD da casi di altri tipi di malattie mentali 35 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

36 Uploadimageandselect PortalEngine ZOPE Jobsubmision xrotd GFAL JOB submission & Data management Management node AliEn server Task Queue Repository node AliEn Storage Element ZOPE Portal Engine AliEn User Interface glite User Interface SPM Application Job submission and management Remote file access Remote processing File and Metadata Catalogue AliEn Computing Element Repository node glite Storage Element glite Computing Element LCG/gLite services LFC User node MyProxy Server AMGA 36 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale] Resource Broker

37 Progetto dell applicazione Grid glite tools utilizzati: Registrazione e storage dei data files (PET images) sugli SE disponibili usando lcg_utils che interagisce con LFC ed AMGA Data Management and File Access tools (lcg_utils and GFAL): per accedere ai dati remoti dalla User Interface Sviluppo di un programma utilizzando C (usando i Logical File Names API C (LFN) di GFAL) per Accedere alle immagini distribuite usando il loro LFN e senza copiarle per registrare fisicamente i dati nel catalogo sui Worker Nodes Estrarre l informazione necessaria all analisi SPM LCG File Catalog (LFC): AMGA Metadata Catalog: per aggiungere metadati ai dati Job Submission: sottomissione di uno o piu file JDL in parallelo a seconda del numero delle slice Workload Management System: per sottomettere e monitorare I job Analisi statistica: esecuzione dell analisi SPM sui risultati ottenuti dalla sottomissione dei job. L analisi statistica viene effettuata fuori dalla Grid. 37 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

38 Perche creare un portale? L accesso remoto all analisi SPM puo fornire ai medici di ospedali periferici un tool utilissimo per eseguire l analisi da remoto utilizzando una semplice interfaccia web Non servono ne risorse H/W particolari ne grande esperienza di computing Per evitare errori nell analisi, solo utenti selezionati devono poter accedere ai servizi neuroinf.it 38 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

39 Query al metadata catalog AMGA 39 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

40 Selezione di soggetti normali e sottomissione job 40 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

41 Risultati dell analisi SPM La validazione dei risultati sta venendo eseguita all ospedale San Raffaele a Milano (usando 20 immagini) (Risultati in Locale = Risultati GRID & Portale Web ) 41 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale] [ Ivan Porro - BioLab Univ. Genova - EGEE 07 conference ]

42 Health-e-Child Motivazioni per il progetto La domanda clinica di integrazione e utilizzo di informazione biomedica eterogenea In dimensione verticale : molte sorgenti di dati diverse In dimensione orizzontale : molti siti diversi Il bisogno di piattaforme generiche e scalabili Integrando risorse tradizionali ed emergenti Per supportare i processi decisionali Accesso ubiquitous a knowledge repository nella routine clinica Mettere in comunicazione gli stakeholders nella ricerca clinica Bisogno di modelli strutturati e complessi per le malattie costruendo holistic views del corpo umano Diagnosi precoce delle malattie utilizzando informazione in vitro Diagnosi, terapia e decorso personalizzati 42 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

43 Obiettivi del progetto Health-e-Child Cosa Costruire ha di speciale servizi e il strumenti progetto Health-e-Child chiave per? migliorare Pediatria: la qualita della cura e ridurre I costi con La componente temporale Modelli integrati delle malattie Sistemi di supporto alle decisioni guidati da DB Fusione dell informazione da modalita diverse e data mining per acquisire conoscenza Pediatria: malattie infantili / dipartimenti clinici / modalita Alcuni concetti validi per gli adulti non si possono applicare : modelli esistenti possono essere misleading Attuare Gli esami un integrazione e le cure sono multi-sito, diverse, verticale alcune non possono essere usate sconosciute, classification and/or treatment outcomes e Intergrazione longitudinale, Malattie Verticale: di dati, cardiache informazione (Right e Ventricular Overload, conoscenza Si collezionano, Cardiomyopathy) rappresentano e presentano l informazione ed il Sviluppo di una piattaforma basata su Grid, Healthy supportata knowledge Malattie da una in maniera infiammatorie ricerca approfondita, integrata (Juvenile Idiopathic Arthritis) ottimizzazione e confronti Child L integrazione Tumore e un al cervello nuovo modo (Gliomas) di fare diagnosi e classificazione Estrema eterogeneita : Malattie, modalita, standard, interessi. Time Observation Process Sensors Population Amministrazione, IT Imaging Lab Data Genomics Individual Modalita principali / Sorgenti Proteomics di dati: 43 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale] Enrich Vertical Data Integration Decision Support Systems Guidance On-line learning Tre malattie infantili con cause almeno parzialmente Molti dipartimenti medici Cardiologia Reumatologia (Neuro-)Oncologia Radiologia Lab (Genetica, Proteomics) Real-time alert Knowledge Discovery Guidance Integrated Disease Modeling Organ Imaging Demographics Tissue (MR, US/echocardiography, CT, x-ray) Physician Notes Cliniche(Patient Cell information, Lab results etc) Molecule Life Style Genetica & Proteomics Integrated Medical Database Augment

44 Distribuzione geografica ASPER UWE UCL GOSH SIEMENS Sito clinico NECKER CERN Sito di R&D IGG FGG EGF UOA MAAT INRIA LYNKEUS 44 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

45 HeC System Overview Heart Disease Applications Inflammatory Diseases Applications Brain Tumour Applications Common Client Applications user interface for authentication, viewing, editing, similarity search HeC Gateway HeC specific models and Grid services like query processing, security Grid Infrastructure databases, resource and user management, data security 45 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

46 Health-e-Child gateway Uno strato di accesso intermedio per disaccoppiare le applicazioni client dalla complessita della Grid Verso un implementazione indipendente dalla piattaforma Per aggiungere funzionalita specifiche non fornite dal middleware Stato SOA architecture and design impementation of privacy and security modules 46 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

47 La tecnologia Grid (glite 3.0) come infrastruttura di fondo: Una piattaforma distribuita per condividere storage e computing Architettura Requirements specifici HeC Supporto per immagini mediche (DICOM) Alta responsivita per l utilizzo nella routine clinica Bisogno di garantire la privacy del paziente: access rights management Storage dei dati sul paziente anonimizzati Stato: 47 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale] Testbed installation da Maggio 2006 HeC Certificate Authority HeC Virtual Organisation Security Prototype (clients & services) Logging Portal

48 Non strutturati (file-based) DICOM Images (MRI, CT, x-ray) Movies (US) Molecular/Genetics data Semi-strutturati Derivati Dati clinici Patient history Diagnostica Terapie Annotazioni semantiche Annotazioni sulle immagini Annotazioni sul caso, diagnosi Links a risorse esterne Dati Health-e-Child 5.Conclusioni File storage 48 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

49 Conclusioni I vantaggi dell uso delle Grid in medicina sono molti: Enorme boost nella potenza di calcolo disponibile per molte strutture ed Le Grid sono (ormai da qualche anno) definitivamente uscite utenti dalla che non fase hannodi a prototipo disposizione per un centro diventare supercalcolo ormaiin locale tecnologia Accesso distribuito affermata e condivisione e diffusa, risorse costituendo mediche ( dati sui pazienti, infrastrutture strumenti di misura, di produzione cartelle cliniche ( ) in fornito certi ai casi medici molto e personale estese, specializzato per le diagnosi e la definizione delle cure come EGEE) Ringraziamenti Interfacciamento a sistemi PACS / standard DICOM Nei prossimi anni la roadmap HealthGrid vedra l ulteriore integrazione di L approccio tools medici e protocolli architetturale associati con piu il middleware importante delle per Grid, le nel suo paradigma tecnologie dellagrid Service e Oriented quello Architecture delle Service Oriented Architectures e dei protocolli basati sui Web Services Ivan Porro (Univ.Genova / BioLab ) David Manset (Maat-G / Health-e-Child) Tamás Hauer (Health-e-Child ) Approccio raccomandato da HealthGrid Claudio Grandi ( EGEE JRA-1 ) La comunita GARR e chiamata a partecipare in maniera naturale all evolversi e l ulteriore affermarsi delle teconologie Grid per tutti i suoi utenti, includendo quindi la medicina in generale e gli IRCCS in particolare Johan Montagnat ( EGEE NA4 ) Le Grid sono gia ampiamente utilizzate con successo in Medicina ed in BioInformatica La rete GARR (GARR-G oggi, GARR-X domani) terra chiaramente in mente le esigenze Ian Bird degli ( EGEE utenti SA-1 Grid, ) del middleware e delle applicazioni affinche esse siano soddsfatte: Reggie In Silico Cushing experiments (EuMedGrid) High Bandwitdth Premium Algoritmi IP molto e allocazione complessi di banda di ottimizzazione riservata Anche Analisi i servizii di immagini associati Bio-Mediche alle Grid - a ( cominciare PEM,Mammografia, dall INFN e TAC..) GARR Certification Authorities gia in funzione 49 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

50 Appendice: le componenti di glite 50 [Conferenza IRCCS, Roma, M.Reale]

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