Universidad Nacional Autónoma de México
Dirección General de Servicios de Cómputo Académico
Año 7 Núm. 74, Publicación Mensual, 27 de Noviembre de 2008

ARTÍCULOS

 

Año 4, Número 36, Febrero de 2005

Cómputo científico de alto rendimiento,
cómputo en serio

José Luis Gordillo Ruiz
Gustavo A. Gutiérrez Ramírez

 

En la actualidad, los sistemas computacionales forman parte integral de múltiples procesos en la investigación científica. En particular, los académicos e investigadores han encontrado en los equipos de cómputo de alto rendimiento, denominados también supercomputadoras, herramientas útiles y, en algunos casos, insustituibles que facilitan la realización de sus proyectos.

En los últimos años, la UNAM, a través de la Dirección General de Servicios de Cómputo Académico (DGSCA) y de su Departamento de Supercómputo, ha mantenido una infraestructura tal en ese tipo de sistemas, que permite a los académicos y estudiantes la utilización de las herramientas tecnológicas más actuales, tanto en hardware como en software.

Pasos del supercómputo en la UNAM

La UNAM es pionera en el uso de estos sistemas a nivel nacional y en América Latina. Sus inicios formales dentro de esta rama se remontan a noviembre de 1991, fecha en la cual adquiere por medio de la DGSCA, la primera supercomputadora de México y la única hasta entonces de América latina: la CRAY YMP-4/464.

Sin embargo, los trabajos con este tipo de sistemas, se remontan aún antes de la adquisición de la CRAY. Basta recordar que a mediados de la década de los ochenta, muchos investigadores ya elaboraban simulaciones numéricas de extraordinaria complejidad, pero que se realizaban en supercomputadoras pertenecientes a algunos centros del extranjero, con los que la UNAM tenía convenios de trabajo.

Como detonante de esa necesidad por contar con un sistema propio de supercómputo, en 1989, la DGSCA y la Coordinación de la Investigación Científica, pusieron en marcha el Primer Seminario de Aplicaciones de Supercómputo. Derivado de este evento, se creó una comisión a fin de evaluar con un diagnóstico, la viabilidad y las características para que la UNAM adoptara una supercomputadora, como resultado de ello, se adquirió la CRAY YMP-4/464.

Con ello, la Universidad se puso a la vanguardia tecnológica en este tipo de sistemas. Para abril de 1997, la UNAM adquirió el segundo equipo de supercómputo, la Origin 2000, que a diferencia de la primera, utiliza procesadores en paralelo y cuya característica principal es el uso de memoria compartida; es decir, existe un único espacio de direcciones para toda la máquina. Este equipo fue de los primeros en usar los estándares en este tipo de programación.

Con la finalidad de continuar el desarrollo de las máquinas de cómputo de alto rendimiento, el Departamento de Supercómputo de la DGSCA instaló en el 2001, un cluster experimental que continúa con la tendencia de la programación en paralelo. Este equipo está basado en nodos duales Pentium III de Intel®, cuenta con sistema operativo Linux y es utilizado para crear simulaciones de gran demanda de uso de CPU y comunicaciones poco intensivas.

En diciembre de 2002, la DGSCA adquirió una nueva supercomputadora con procesamiento en paralelo, la AlphaServer SC 45, puesta en operación en marzo de 2003. Este nuevo equipo utiliza un sistema de administración de recursos Sierra Cluster, el primero en su tipo de América Latina. La arquitectura de esta supercomputadora es tan eficiente, que una versión similar pero de mayores dimensiones, se encuentra entre los primeros seis lugares del supercómputo mundial.

Las diferentes supercomputadoras de la UNAM reflejan las tendencias mundiales de esta tecnología a través de los años, desde los primeros procesadores vectoriales sumamente poderosos y costosos que dominaban la escena hace dos décadas, hasta los nuevos equipos con componentes del mercado masivo y software libre, pasando por las arquitecturas de memoria compartida y de sistemas de interconexión avanzada.

Tras los vericuetos del supercómputo

De forma paralela al desarrollo del cómputo numérico, la DGSCA innovó también en ambientes gráficos y de visualización científica. En estos sistemas de visualización, por ejemplo, los equipos de cómputo científico permiten aumentar la capacidad de acción para facilitar la toma de decisiones en el proceso de investigación. El Observatorio de Visualización Ixtli es un ejemplo de este tipo de aplicaciones, al recrear modelos en tercera dimensión y utilizarlos de manera interactiva con fines docentes y de investigación.

Existen otras tecnologías que tienen singular importancia para la implementación de nuevas arquitecturas en el supercómputo y sus aplicaciones. Una de ellas son las Grids, supercomputadoras distribuidas geográficamente. Los grupos de investigación involucrados en estas tecnologías, mantienen una estrecha colaboración al compartir tanto información como recursos computacionales para procesarla. Un ejemplo es el Grid PRAGMA, el cual agrupa 16 centros de supercómputo e investigación, uno de ellos en México, a través de la DGSCA, UNAM.

Las redes académicas son también un soporte importante para la evolución del supercómputo. Una de las más importantes es Internet 2, red de experimentación e intercambio de información entre instituciones académicas y que utiliza en su mayoría el protocolo IPv6, el cual garantiza la privacidad, confiabilidad y seguridad en el tráfico de la red. En México, la UNAM es miembro fundador y parte troncal de la Corporación Universitaria para el Desarrollo de Internet (CUDI), y es a través de la DGSCA que se constituye el eje central de utilización, desarrollo y aplicación de esta red.

Además del número de procesadores y todas las tecnologías asociadas, es importante mencionar el tipo de aplicaciones utilizadas en los equipos de supercómputo. Existen aplicaciones para diferentes áreas temáticas, entre las que destacan meteorología, dinámica de fluidos, astronomía, química, bioinformática, sismología, ciencias de materiales, matemáticas aplicadas y computación.

A su vez, la comunidad científica muestra un enorme compromiso para resolver problemas cada vez más complejos y con alta precisión, por lo que cada año se requieren equipos con mayor poder de cómputo y aplicaciones más veloces y eficientes.

La Semana de Supercómputo

Hace cinco años, la Dirección de Cómputo para la Investigación de la DGSCA buscó un medio por el cual difundir el desarrollo de los equipos de alto rendimiento, así como lograr un intercambio de experiencias con miembros de la comunidad científica, desarrolladores de software y hardware y demás usuarios de estos sistemas de cómputo.

La inquietud encontró salida mediante la Semana de Supercómputo. Dentro de dicha actividad que se realiza cada año, se busca fomentar el uso de las tecnologías en esta rama como herramienta en el trabajo de investigación científica y tecnológica; así como presentar a la comunidad los resultados de la investigación que ya se lleva a cabo utilizando estas tecnologías; a la vez de servir como una ventana a través de la cual puedan observarse las diferentes tendencias mundiales en el ámbito del cómputo de alto rendimiento y sus aplicaciones.

Durante la Semana de Supercómputo, expertos nacionales e internacionales han presentado diversas tecnologías que hoy son parte integral en muchos centros de investigación. La impartición de talleres y tutoriales, referentes a temas y técnicas del cómputo de alto rendimiento, constituye uno de los ejes principales de este evento, ya que ha permitido a estudiantes e investigadores del país adoptar algunas de estas herramientas en su desempeño profesional.

Adicionalmente a las temáticas tradicionales como aplicaciones y tecnologías de cómputo, en la versión 2004, se le dio especial interés a aspectos referentes al uso coordinado de infraestructuras de cómputo y telecomunicaciones, lo que permite edificar redes globales que sirven de base para la construcción de grupos y proyectos de investigación multidisciplinarios, interinstitucionales y a nivel mundial.

Cabe resaltar que son muchos los procesos por desarrollar todavía entre los sistemas de cómputo científico de alto rendimiento. Sus aplicaciones no han sido totalmente exploradas y la capacitación del personal en la materia es constante, diaria. El manejo del software y hardware requiere de gran maestría, de estar atentos a la evolución que sólo proporciona la experiencia; con ello, el supercómputo se ha transformado en esa herramienta indispensable para la investigación y el desarrollo tecnológico a nivel mundial.

Inicio | Contacto |