Mahadev Satyanarayanan

Mahadev "Satya" Satyanarayanan es un científico informático experimental indio, miembro de ACM e IEEE, y profesor de Ciencias de la Computación del Grupo Carnegie en la Universidad Carnegie Mellon (CMU).

Se le atribuyen muchos avances en informática de punta, sistemas distribuidos, informática móvil, informática generalizada e Internet de las cosas. Su investigación se centra en los desafíos de rendimiento, escalabilidad, disponibilidad y confianza en los sistemas informáticos desde la nube hasta el borde móvil.

Su trabajo en el sistema de archivos Andrew (AFS) fue reconocido con el premio ACM Software System Award en 2016 y el Premio ACM SIGOPS Hall of Fame en 2008 por su influencia e impacto. Su trabajo sobre operación desconectada en el Sistema de Archivo de Coda recibió el Premio ACM SIGOPS Hall of Fame en 2015 y el Premio inaugural ACM SIGMOBILE de Prueba de Tiempo en 2016.

Se desempeñó como presidente fundador del programa del Simposio IEEE/ACM sobre Edge Computing y los talleres HotMobile, editor en jefe fundador de IEEE Pervasive Computing y editor de área fundador de la serie Synthesis on Mobile and Pervasive Computing. . Además, fue director fundador de Intel Research Pittsburgh y asesor de la empresa Maginatics, que fue adquirida por EMC en 2014.

Educación

Tiene una licenciatura y una maestría del Instituto Indio de Tecnología de Madrás en 1975 y 1977, y su doctorado. en informática de CMU en 1983.

Sistema de archivos Andrew

Satya fue el arquitecto e implementador principal de Andrew File System (AFS), el precursor técnico de los sistemas de almacenamiento modernos basados en la nube. AFS se ha implementado continuamente en CMU desde 1986, a una escala de muchos miles de usuarios. Desde su concepción en 1983 como la infraestructura de TI unificadora de todo el campus para CMU, AFS evolucionó a través de las versiones AFS-1, AFS-2 y AFS-3. A mediados de 1989, Transarc Corporation comercializó el AFS-3 y su evolución continuó fuera de CMU. Transarc fue adquirida por IBM y AFS se convirtió en un producto de IBM durante varios años. En 2000, IBM lanzó el código a la comunidad de código abierto como OpenAFS. Desde su lanzamiento como OpenAFS, el sistema ha seguido utilizándose en muchas empresas de todo el mundo. En la comunidad académica y de laboratorios de investigación, OpenAFS se utiliza en más de 30 sitios en los Estados Unidos (incluidos CMU, MIT y Stanford) y en docenas de sitios en Europa, Nueva Zelanda y Corea del Sur. Muchas empresas globales han utilizado OpenAFS, incluidas Morgan Stanley, Goldman Sachs, Qualcomm, IBM, United Airlines, Pfizer, Hitachi, InfoPrint y Pictage.

Durante un período de 30 años, la AFS ha sido una influencia seminal en la investigación académica y la práctica comercial en los sistemas de almacenamiento de datos distribuidos para datos no estructurados. Los principios de diseño que fueron descubiertos y validados inicialmente en la creación y evolución de AFS han influido prácticamente en todos los sistemas de archivos comerciales distribuidos, incluyendo Microsoft DFS, Google File System, Lustre File System, Ceph y NetApp ONTAP. Además, AFS inspiró la creación de DropBox cuyos fundadores utilizaron AFS como parte del proyecto Athena en el MIT. También inspiró la creación de Maginatics, una empresa de startup asesorada por Satya que proporciona almacenamiento de red con fuente de nube para entornos distribuidos. La norma del protocolo del sistema de archivos de red NFS v4 ha sido ampliamente informada por las lecciones de AFS. En 2016, AFS recibió el prestigioso premio ACM Software System Award. Anteriormente, la ACM reconoció la importancia de la AFS induciendo un documento clave sobre ella al ACM SIGOPS Hall of Fame. Los documentos AFS en 1985 y 1987 también recibieron premios Outstanding Paper en el Simposio ACM sobre Principios del Sistema Operativo.

Sistema de archivos Coda

En 1987, Satya comenzó a trabajar en el sistema de archivos Coda para abordar una deficiencia fundamental de los sistemas similares a AFS. La amplia experiencia de primera mano con la implementación de AFS en CMU demostró que los usuarios se ven gravemente afectados por las fallas del servidor y de la red. Esta vulnerabilidad no es sólo hipotética, sino que es una realidad en las implementaciones del mundo real. Una vez que los usuarios se vuelven críticamente dependientes de los archivos almacenados en caché de los servidores, una falla del servidor o de la red hace que estos archivos sean inaccesibles y deja a los clientes paralizados mientras dure la falla. En un sistema lo suficientemente grande, las interrupciones no planificadas de servidores y segmentos de red son prácticamente imposibles de evitar. La adopción entusiasta actual de la computación en la nube reaviva muchas de estas preocupaciones debido a la mayor dependencia de los recursos centralizados. El objetivo del proyecto Coda era preservar las muchas fortalezas de AFS y al mismo tiempo reducir su vulnerabilidad a las fallas. Coda fue el primer sistema en mostrar cómo se podía combinar la replicación del servidor con el almacenamiento en caché del cliente para lograr un buen rendimiento y alta disponibilidad. Coda inventó el concepto de "operación desconectada", en el que el estado almacenado en caché de los clientes se utiliza para enmascarar fallas de la red y del servidor. Coda también demostró un funcionamiento con conexión débil y adaptación al ancho de banda en redes con bajo ancho de banda, alta latencia o fallas frecuentes. El uso de replicación optimista por parte de Coda, intercambiando consistencia por disponibilidad, fue controvertido cuando se introdujo. Hoy en día, es una práctica estándar en todos los sistemas de almacenamiento de datos para entornos móviles. Coda también fue pionera en el concepto de almacenamiento en caché translúcido, que equilibra la transparencia total del almacenamiento en caché clásico con la visibilidad del usuario necesaria para lograr una buena experiencia de usuario en redes con ancho de banda limitado. Los conceptos Coda de acumulación, reintegración y resolución de conflictos específicos de aplicaciones se encuentran en las capacidades de sincronización en la nube de prácticamente todos los dispositivos móviles actuales. Microsoft incorporó ideas clave de Coda en el componente IntelliMirror de Windows 2000 y en el modo Cached Exchange de Outlook 2003. Los artículos relacionados con Coda recibieron premios como artículo destacado en el Simposio ACM de 1991 y 1993 sobre principios de sistemas operativos. En 1999, Coda recibió el premio LinuxWorld Editor's Choice. Una retrospectiva narrativa de 2002, "La evolución de Coda" rastrea su evolución y las lecciones aprendidas de ella. Posteriormente, el impacto duradero de Coda fue reconocido con el premio ACM SIGOPS Hall of Fame en 2015 y el premio inaugural ACM SIGMOBILE Test-of-Time en 2016.

Odyssey: Adaptación consciente de las aplicaciones para aplicaciones móviles

A mediados de la década de 1990, Satya inició el proyecto Odyssey para explorar cómo los sistemas operativos deberían ampliarse para soportar futuras aplicaciones móviles. Mientras que Coda apoyó la movilidad de una manera transparente para las aplicaciones, Odyssey exploró el espacio de los enfoques de movilidad conscientes de las aplicaciones. El ancho de banda y la energía de la red inalámbrica (es decir, la duración de la batería) fueron dos de los desafíos de recursos clave que enfrentaron las aplicaciones móviles. Odyssey inventó el concepto de adaptación consciente de la aplicación y mostró cómo la interfaz de llamada al sistema del sistema operativo Unix podría ampliarse para admitir esta nueva clase de aplicaciones móviles, como la entrega de video y el reconocimiento de voz. Odyssey imaginó una asociación de colaboración entre el sistema operativo y las aplicaciones individuales. En esta asociación, el sistema operativo monitorea, controla y asigna recursos escasos, como el ancho de banda y la energía de la red inalámbrica, mientras que las aplicaciones individuales negocian con el sistema operativo sus requisitos de recursos y modifican el comportamiento de la aplicación para ofrecer la mejor experiencia de usuario posible bajo las condiciones actuales de recursos. . Los artículos Odyssey de 1997 y 1999 sobre adaptación consciente de las aplicaciones y adaptación consciente de la energía en el Simposio ACM sobre principios de sistemas operativos han demostrado ser muy influyentes. Los conceptos de algoritmos de fidelidad múltiple y gestión predictiva de recursos que surgieron de este trabajo también han demostrado ser influyentes.

Aura: Descarga en la nube para IoT

A finales de la década de 1990, Satya inició el Proyecto Aura en colaboración con los colegas de la facultad de CMU David Garlan, Raj Reddy, Peter Steenkiste, Dan Siewiorek y Asim Smailagic. El desafío abordado por este esfuerzo fue reducir la distracción humana en entornos informáticos móviles y generalizados, reconociendo que la atención humana no se beneficia de la Ley de Moore, mientras que los recursos informáticos sí. Esto conduce directamente a la noción de computación invisible, que es paralela a la caracterización de Mark Weiser de una tecnología ideal como aquella que desaparece. La visión de Aura demostró ser un excelente impulsor de la investigación en informática móvil y omnipresente en áreas como la búsqueda cibernética, la informática con reconocimiento de ubicación, la conciencia energética y la adaptación a nivel de tareas. En particular, el artículo de 1997 "Agile Application-Aware Adaptation for Mobile Computing" fue pionero en "descarga en la nube" en el que los dispositivos móviles transmiten datos de sensores procesados a un servicio en la nube para su posterior análisis a través de una red inalámbrica. Una encarnación moderna de esta idea es el reconocimiento de voz mediante Siri. Específicamente, el discurso de un usuario es capturado por un micrófono, preprocesado y luego enviado a un servicio en la nube que convierte el discurso en texto. Satya continúa realizando investigaciones relacionadas con IoT. Describió retrospectivamente el camino evolutivo desde sus primeros trabajos hasta los actuales sistemas móviles y de IoT basados en la nube en "Una breve historia de la descarga de la nube: un viaje personal desde la odisea a través de la búsqueda cibernética hasta las nubes". .

Reflexionando sobre la visión de Aura y la experiencia de implementación de IoT hasta la fecha, Satya escribió un artículo invitado en 2001 titulado "Pervasive Computing: Vision and Challenges". Este ha demostrado ser su trabajo más citado según Google Scholar y sigue recibiendo más de 100 citas cada año. Los conceptos analizados en este artículo han inspirado directamente la visión popular actual de un "Internet de las cosas (IoT)". En 2018, este artículo visionario fue reconocido con el premio ACM SIGMOBILE Test-of-Time.

Suspensión/reanudación de Internet (ISR): escritorio virtual

Basada en la nueva tecnología de máquina virtual (VM) VT de Intel disponible en 2001, ISR representa una capacidad similar a AFS para máquinas virtuales basadas en la nube. En lugar de simplemente entregar archivos, ISR permite entregar entornos informáticos completos (incluido el sistema operativo y todas las aplicaciones) desde la nube con perfecta fidelidad a través del almacenamiento en caché bajo demanda en los bordes de Internet. El documento de junio de 2002 que presentaba el concepto ISR fue el primero en articular el concepto de informática móvil manos libres de área amplia con una "portátil de cero libras". El concepto ISR ha demostrado ser muy influyente en la comunidad de investigación de informática móvil, generando esfuerzos de investigación relacionados en la industria y el mundo académico. Una serie de implementaciones (ISR-1, ISR-2, ISR-3 y OpenISR) y implementaciones asociadas de ISR en CMU han investigado las compensaciones de implementación en este espacio y han demostrado la viabilidad de esta tecnología en el mundo real. El proyecto ISR inspiró software comercial como Citrix XenDesktop y Microsoft Remote Desktop Services, comúnmente conocido como Virtual Desktop Infrastructure (VDI). Desde entonces, la industria VDI se ha convertido en una industria que mueve miles de millones de dólares.

Olive: fidelidad de ejecución para el archivado de software

El trabajo en ISR inspiró el proyecto Olive, una colaboración entre las comunidades de informática y bibliotecas digitales. Uno de los principales desafíos del archivo digital es la capacidad de preservar y reproducir con precisión contenido ejecutable a lo largo de períodos de muchas décadas (y eventualmente siglos). Este problema también tiene analogías en la industria. Por ejemplo, una sonda espacial de la NASA hasta el borde del sistema solar puede tardar 30 años en llegar a su destino; El mantenimiento del software durante un período tan prolongado requiere una recreación precisa del entorno de software integrado de la sonda. Al encapsular todo el entorno de software en una máquina virtual (incluido, opcionalmente, un emulador de software para hardware ahora obsoleto), Olive preserva y reproduce dinámicamente el comportamiento de ejecución preciso del software. El prototipo Olive demostró un archivado fiable de software que se remonta a principios de los años 1980. El concepto de fidelidad de ejecución, introducido por Olive, ha demostrado ser muy influyente en el archivo digital.

Diamante: búsqueda no indexada de datos de alta dimensión

El proyecto Diamond exploró la búsqueda interactiva de datos complejos como fotografías, vídeos e imágenes médicas que no han sido etiquetados ni indexados a priori. Para datos tan no estructurados y de alta dimensión, el enfoque clásico de indexación de texto completo no es viable: a diferencia del texto, que es unidimensional y escrito por humanos, los datos de imágenes sin procesar requieren un paso de extracción de características antes de la indexación. Desafortunadamente, las características a extraer para una búsqueda determinada no se conocen a priori. Sólo a través de prueba y error interactivo, con resultados parciales para guiar su progreso, puede un usuario converger en la mejor opción de funciones para una búsqueda específica. Para respaldar este flujo de trabajo de búsqueda, la plataforma OpenDiamond proporcionó una arquitectura de almacenamiento para la búsqueda basada en descartes que canaliza el control del usuario, la extracción de características y el cálculo de indexación por objeto y el almacenamiento en caché de resultados. Como se documenta en un artículo de 2010, las cargas de trabajo de E/S generadas por las búsquedas Diamond difieren significativamente de las cargas de trabajo de indexación bien entendidas, como Hadoop, con importantes implicaciones para los subsistemas de almacenamiento. Las capacidades de búsqueda únicas de Diamond atrajeron un gran interés en las comunidades de investigación médica y farmacéutica. Los investigadores de estas comunidades colaboraron en la creación de aplicaciones basadas en Diamond para dominios como radiología (detección de cáncer de mama), patología y dermatología (diagnóstico de melanoma), descubrimiento de fármacos (detección de anomalías) y genética craneofacial (detección genética del síndrome del labio hendido). El trabajo sobre Diamond y el software asociado impulsó una amplia colaboración entre el grupo de investigación de Satya en CMU y Ciencias de la Salud de la Universidad de Pittsburgh. La colaboración con patólogos condujo al diseño e implementación de OpenSlide, una biblioteca de código abierto neutral para patología digital. OpenSlide lo utilizan hoy en día muchas organizaciones académicas e industriales de todo el mundo, incluidos muchos sitios de investigación en los Estados Unidos financiados por los Institutos Nacionales de Salud y empresas como HistoWiz.

Elijah: Computación perimetral

Satya fue pionero en la informática de punta con la publicación en 2009 del artículo "The Case for VM-based Cloudlets in Mobile Computing" y sus subsiguientes esfuerzos de investigación en el Proyecto Elijah. Este artículo ahora es ampliamente reconocido como el manifiesto fundacional de la computación de punta y ha demostrado ser muy influyente en la configuración de pensamientos y acciones. Fue escrito en estrecha colaboración con Victor Bahl de Microsoft, Roy Want de Intel (ahora en Google), Ramón Cáceres de AT&T (ahora también en Google) y Nigel Davies de la Universidad de Lancaster. Este artículo introdujo el concepto de cloudlets, que son pequeños centros de datos ubicados en el borde de la red. Como nuevo nivel informático entre los dispositivos móviles y la nube, cuentan con potentes recursos computacionales y una excelente conectividad con dispositivos móviles, normalmente a solo un salto inalámbrico de distancia. Su baja latencia y su gran ancho de banda para usuarios y sensores móviles los convierten en lugares ideales para descargar la computación. En la retrospectiva de 2014, "Una breve historia de la descarga de la nube: un viaje personal desde la odisea a través de la búsqueda cibernética hasta las nubes", se describe una descripción detallada del origen del artículo y el concepto de nube.

La informática perimetral se ha convertido en uno de los temas más candentes en la industria y el mundo académico. Es particularmente relevante para los casos de uso de dispositivos móviles y de IoT en los que una cantidad significativa de datos de sensores en vivo deben procesarse intensivamente en tiempo real. Muchas aplicaciones en dominios como VR/AR, automatización de fábricas y vehículos autónomos exhiben este flujo de trabajo. Por ejemplo, los cascos de realidad virtual comerciales de alta calidad, como Oculus Rift y HTC Vive, requieren conexión a una computadora de escritorio equipada con GPU. Este tipo de conexión afecta negativamente a la experiencia del usuario. Por otro lado, los dispositivos no conectados sacrifican la calidad del entorno virtual. Fundamentalmente, estas aplicaciones sensibles a la latencia, ávidas de recursos y de ancho de banda no pueden ejecutarse únicamente en dispositivos móviles debido a una potencia informática insuficiente, ni pueden ejecutarse en la nube debido a la larga latencia de la red. Sólo la informática de punta puede romper este punto muerto.

Los conceptos de síntesis y transferencia de VM se concibieron y demostraron en Elijah, lo que condujo a la implementación de referencia de OpenStack++ de la infraestructura de software de cloudlets. La Open Edge Computing Initiative es un conjunto de empresas que trabajan en estrecha colaboración con CMU para construir un ecosistema abierto para la informática de borde.

Gabriel: asistencia cognitiva portátil

En 2004, Satya escribió el artículo de reflexión "Augmenting Cognition" que imaginaba un mundo en el que los humanos recibieran orientación útil en tiempo real sobre las tareas cotidianas desde dispositivos portátiles cuyas capacidades se amplifican mediante servidores informáticos cercanos. Una década más tarde, con el surgimiento de la informática de punta y la disponibilidad comercial de dispositivos portátiles como Google Glass y Microsoft Hololens, los requisitos previos para hacer realidad esta visión estaban al alcance de la mano. Satya inició el Proyecto Gabriel para explorar este nuevo género de aplicaciones, que combinan la apariencia de la realidad aumentada (AR) con algoritmos asociados con la inteligencia artificial (IA). El documento de 2014 "Hacia una asistencia cognitiva portátil" describe la plataforma Gabriel para dicha aplicación. Se han creado muchas aplicaciones (como una para ensamblar una lámpara de mesa IKEA) en la plataforma Gabriel, y hay videos de ellas disponibles aquí. En estas aplicaciones, un usuario usa gafas inteligentes montadas en la cabeza que capturan continuamente las acciones y el entorno desde un punto de vista en primera persona. En tiempo real, la transmisión de video se transmite a una nube y se analiza para identificar el estado del ensamblaje. Luego se generan instrucciones audiovisuales para demostrar un procedimiento posterior o para alertar y corregir un error. En 2016, CBS 60 minutos cubrió el proyecto Gabriel en una edición especial sobre Inteligencia Artificial.