China, Rússia e Estados Unidos uniram forças para construir e gerenciar uma rede de fibra óptica que circunda o Hemisfério Norte, criando um sistema similar ao da internet com largura de banda alta e interligando cientistas, educadores e estudantes no mundo todo. A Rede Global em Anel para Aplicações Avançadas (Gloriad, http://www.gloriad.org), sediada na Universidade do Tennessee e no Laboratório Nacional Oak Ridge do Departamento de Energia dos EUA, é financiada por órgãos governamentais dos três países e tem parcerias com as infra-estruturas mais avançadas de educação e pesquisa no Canadá,República da Coréia, Holanda e cinco países escandinavos.

Greg Cole Cortesia: Greg Cole

Greg Cole é o principal pesquisador do programa da Fundação Nacional de Ciência que criou a Gloriad, assim como o seu predecessor, NaukaNet, com financiamento de US$ 9,5 milhões (1998-2009). Foi co-diretor (junto com Natasha Bulashova, no momento pesquisadora principal conjunta da Gloriad) do Programa Rede Cívica EUA-Rússia, financiado pela Fundação Ford, além de ter dirigido outros programas de desenvolvimento comunitário e de infra-estrutura de rede EUA-Rússia, financiados por organizações como a Otan, o Departamento de Estado dos EUA, a Fundação Eurasia,a Sun Microsystems, e outras.

Gloriad é resultado da bem-sucedida iniciativa EUA-Rússia, financiada pelos Estados Unidos e pela Rússia em 1997 para cr iar a primeira internet de alto desempenho entre as comunidades científicas da Rússia e dos Estados Unidos. O projeto, MirNET (mais tarde renomeado NaukaNet), foi um esforço colaborativo entre a Fundação Nacional de Ciência dos EUA (NSF); a Universidade do Tennessee; a Academia Russa de Ciências; o Ministério da Indústria, Ciência e Tecnologia da Rússia; e o Centro de Pesquisa Russo/Instituto Kurchatov.

A idéia era interligar as instituições de pesquisa e educação dos Estados Unidos por meio de um ponto de troca de tráfego principal em Chicago denominado Star Tap — agora denominado StarLight — com uma instalação semelhante em Moscou que interligasse quase todas as instituições de pesquisa e educação da Rússia. Ao criar um circuito de fibra óptica em todo o Oceano Atlântico, Europa e América do Norte conectando os terminais de Chicago e Moscou, interligamos pela primeira vez a maioria das principais instituições de pesquisa e educação dos dois países.

Nos anos seguintes, as parcerias entre cientistas russos e americanos aumentaram e o uso da rede cresceu consideravelmente. Em 2003, recebemos permissão da NSF para estender outra conexão até a Rússia, desta vez através do Oceano Pacífico e, muito importante, cruzando a República Popular da China. Parceiros nossos de Hong Kong conectaram-se com a Academia Chinesa de Ciências e depois estenderam o circuito de Hong Kong até a fronteira russa, perto de Khabarovsk, passando por Pequim. Nossos parceiros russos ampliaram a rede até Khabarovsk e, pela primeira vez, Rússia e China cruzaram suas fronteiras com um circuito de telecomunicações. Naquele momento, completava-se a rede em volta do Hemisfério Norte.

A rede estava operando no início de 2004. Mais tarde naquele mesmo ano, a NSF e nossos patrocinadores chineses e russos concordaram em financiar nosso novo programa de cinco anos chamado Gloriad, que ampliava a capacidade de serviço do anel em volta da Terra e implementava uma nova arquitetura para internet avançada. A nova arquitetura nos permite fornecer a colaboradores científicos individuais circuitos dedicados que podem ser usados por horas, dias ou meses, como também os serviços compartilhados — como e-mail e videoconferência — que continuamos a fornecer.

Nos últimos anos, as aplicações científicas vêm crescendo de tal maneira que alguns grupos precisam de capacidade equivalente a de uma internet própria por um tempo curto — para transmitir grandes quantidades de dados ou para garantir uma experiência de qualidade, por exemplo, a transmissão de vídeos de alta definição ou a operação remota de um microscópio eletrônico. A internet comum é adequada para aplicações como emails, que não dependem de fatores como tempo ou qualidade. Mas se você estiver operando um microscópio eletrônico por controle remoto, precisará de uma resposta imediata. Essa é uma das razões pelas quais estamos construindo uma arquitetura híbrida com a Gloriad, que nos permite fornecer aos cientistas circuitos dedicados, e a internet comum, para emails e aplicações da Web.

Rota de uma versão anterior da rede Gloriad passando por Chicago, Amsterdã, Moscou, Novosibirsk, Zabajkal'sk, Manzhouli, Pequim e Hong Kong Cortesia: Fundação Nacional de Ciência/T. Schindler

O próximo passo no desenvolvimento da Gloriad foi acrescentar a República da Coréia/Instituto de Ciência e Tecnologia da Informação da Coréia como nosso quarto membro principal. Eles ingressaram no projeto em 2005 e desenvolveram e financiaram, graças ao Ministério da Ciência e Tecnologia da Coréia, um circuito de 10 gigabits de Hong Kong, na China, a Daejeon, República da Coréia, e depois até Seattle, no estado de Washington. Esse foi o primeiro trecho da Gloriad desenvolvido para fornecer serviços híbridos. Nosso objetivo é colocar a rede em operação ao redor da Terra na velocidade de 10 gigabits por segundo, e estamos chegando lá passo a passo. Com 10 gigabits por segundo, por exemplo, teremos capacidade para 25.000 videoconferências simultâneas, ou cerca de 1 milhão de chamadas telefônicas via internet. Hoje, entre os Estados Unidos e a China e entre os Estados Unidos e a Rússia, podemos atender a um quarto desse volume.

A maior aplicação em funcionamento na Gloriad no momento é uma conexão entre um instituto de física de alta energia na Itália e uma instalação de detecção de raios cósmicos no topo das montanhas do Tibet, operada pela Academia Chinesa de Ciências. Uma enorme quantidade de dados é coletada para análise pelos cientistas da Itália e da China. Esse fluxo de tráfego acontece 24 horas por dia. Na última hora, enquanto escrevia este artigo, vimos cerca de 4 gigabytes de dados circular entre esses locais.

Nossa segunda maior aplicação hoje é a transferência de dados de uma divisão da Nasa, Engenharia de Sistemas Complexos, para a Academia Chinesa de Ciências. Vemos muita pesquisa científica espacial, especialmente dados científicos atmosféricos e imagens de satélites. As ciências atmosféricas — cientistas do clima e previsores de tempo — estão entre os usuários que fazem uso mais intensivo da rede. Entre eles estão o Centro Nacional de Pesquisa Atmosférica no Colorado, a Academia Chinesa de Ciências em Pequim e o Centro Russo Hidrometeorológico em Moscou.

Cientistas chineses, russos e americanos envolvidos na Colaboração Solenóide Compacto de Míons no CERN usam a rede de alta capacidade Gloriad para transmitir resultados dos experimentos ©CERN

Recentemente nos reunimos com nossos parceiros da Gloriad em Moscou, onde aprendemos sobre interessantes aplicações de telemedicina. Nossos parceiros russos desenvolveram equipamentos que utilizam dados de ressonância magnética para produzir modelos de órgãos de pacientes em tamanho real, entre eles o cérebro, confeccionados em polímeros. Isso requer uma enorme quantidade de dados. Esses modelos são depois usados para análise e planejamento cirúrgico.

Esses são apenas alguns exemplos de aplicações que você não consegue executar na internet atualmente, mesmo com conexão de banda larga. A internet não oferece a qualidade ou velocidade de transmissão de que nossas comunidades científicas precisam.

Uma dos problemas que enfrentamos é a segurança cibernética — todos os países envolvidos na Gloriad colaboram para resolvê-lo. Desenvolvemos algumas aplicações interessantes que nos permitem monitorar o uso da rede e estamos desenvolvendo alguns recursos para monitorar o uso abusivo da rede. Um dos problemas que às vezes temos são ataques de negação de serviços, quando as pessoas orquestram o congestionamento de um site, digamos em Moscou, com dados simultâneos de muitos sites do mundo todo, fundamentalmente interrompendo o funcionamento do site. Os sites recebem tamanha quantidade de dados que o computador não consegue dar conta. Há muitos exemplos de uso indevido das redes de comunicação e uma parte importante do nosso esforço nos Estados Unidos é pesquisar e implementar salvaguardas contra esses abusos.

Durante o desenvolvimento do projeto, o uso da rede foi limitado às comunidades de pesquisa e de educação. A maioria de nossos clientes são pesquisadores universitários, mas a maioria de nosso tráfego vem de laboratórios nacionais e outras instituições de pesquisa financiadas pelo governo federal — inclusive a Nasa, o Departamento de Energia, a Administração Nacional Oceânica e Atmosférica e os Institutos Nacionais de Saúde.

Mais da metade de nosso tráfego hoje com a Rússia e a China tem origem em instalações financiadas pelo governo federal, que abrigam grandes arquivos de dados. A maioria do tráfego é de/para nossos parceiros internacionais — Rússia, China, Coréia do Sul, e agora Holanda, Canadá e países escandinavos. Por meio de uma rede chamada NORDUnet, nossos parceiros mais recentes são Dinamarca, Suécia, Finlândia e Islândia. NORDUnet é um dos grupos de rede mais inovadores no mundo. Estiveram envolvidos no desenvolvimento inicial da internet internacional e continuam sendo inovadores no desenvolvimento de serviços avançados de rede. Eles contribuirão para a Gloriad com um comprimento de onda (um circuito de 10 gigabits por segundo) da Holanda até a Europa e o mais próximo possível da fronteira russa.

De certo modo, a rede tem dois propósitos: conectar computadores e instrumentos para permitir que cientistas compartilhem idéias e dados, assim como aperfeiçoar nossa capacidade de comunicação.

Uma coisa é certa com relação à Gloriad: não importa quão rápido trabalhemos para aumentar a capacidade e serviços na rede, os inúmeros grupos científicos trabalham muito mais depressa. Estamos vendo muitos terabytes (um trilhão de bytes) de dados sendo transferidos todo mês e esperamos petabytes (um quadrilhão de bytes) em um futuro não muito distante. Portanto, é um verdadeiro desafio para nós, mas é um desafio que vale a pena.