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 5, Número 53, Octubre de 2006

Simulaciones numéricas remotas:
Observatorio Virtual Solar

Alfredo J. Santillán
Lorena Hernández Cervantes

 

En fechas recientes, la UNAM, a través de la Dirección General de Servicios de Cómputo Académico, los institutos de Astronomía, Geofísica y Ecología, y la FES-Aragón, en colaboración con el Área de Astronomía de la Universidad de Sonora desarrollaron el Observatorio Virtual Solar Mexicano (OVSM).

La importancia que tiene este portal radica en que los investigadores del área de física solar pueden hacer cálculos numéricos, donde se describan físicamente diferentes perturbaciones ocurridas en la superficie solar, desde cualquier parte del mundo que cuente con Internet.

En el Observatorio Virtual Solar se puede acceder, vía una interfaz gráfica (GUI Graphic User Interface), a todos los registros de datos relacionados con el sol y con la actividad que ocurre en su superficie.

En la actualidad, uno de los principales retos de la informática es almacenar y manipular considerables cantidades de información generadas por diferentes áreas científicas y sociales, de diversas universidades y centros de investigación de todo el mundo. Ejemplo de ello es la astronomía, área científica que produce y producirá, con el apoyo de telescopios y adelantos tecnológicos, importantes volúmenes de datos asociados a una gran variedad de objetos que forman parte de nuestro universo.

Debido al rápido y enorme desarrollo del Internet, de las tecnologías de la información y del cómputo de alto rendimiento, la información astronómica que se espera para la próxima década será acumulable en miles de terabytes (miles de millones de megabytes) de almacenamiento. Este material se encuentra distribuido en diferentes partes del mundo y a disposición de la comunidad académica internacional, a través del Internet, por medio de los Observatorios Virtuales (OV, ver Entérate, Internet, Cómputo y Telecomunicaciones, número. 46 del 23 de febrero de 2006).

En fechas recientes, la UNAM, a través de la Dirección General de Servicios de Cómputo Académico, los institutos de Astronomía, Geofísica y Ecología, y la FES-Aragón, en colaboración con el Área de Astronomía de la Universidad de Sonora desarrollaron el Observatorio Virtual Solar Mexicano (OVSM).

El Observatorio Virtual Solar lo podemos entender como un sistema unificado que permite acceder, vía una interfaz gráfica (GUI Graphic User Interface, por sus siglas en inglés), a todos los registros de datos relacionados con el sol y con la actividad que ocurre en su superficie, distribuidos en diferentes partes del mundo y que fueron obtenidos mediante telescopios terrestres, naves espaciales y simulaciones numéricas. Este último medio para generar datos fue recientemente desarrollado por el equipo de trabajo de la UNAM, que ha creado un portal para realizar simulaciones numéricas de forma remota a través de una página web.

El portal diseñado y programado de manera modular, utilizando el ambiente de desarrollo Active Server Pages, ASP .NET, permite generar páginas dinámicas en el servidor, para enviarlas al navegador web (cliente) que las ha solicitado, ejecutando previamente el código que contienen, el cual puede estar escrito en lenguajes tales como Visual Basic, C#, etcétera, para convertir el resultado en código HTML, único lenguaje que puede interpretar de manera adecuada el cliente.

Es decir, a diferencia de la navegación clásica, donde el servidor espera peticiones y con base en ellas envía una respuesta, el servidor ejecuta algún tipo de procesamiento a partir de la petición del cliente y elabora de forma dinámica la respuesta para enviarla. Debido a que los códigos numéricos utilizados para ejecutar las simulaciones están diseñados para trabajar en un sistema operativo tipo UNIX, y el servidor de web es Apache, se requiere contar con un intérprete para usar el ambiente ASP .NET. En nuestro caso, se empleó la implementación de Mono, versión libre para aplicaciones .NET, que funciona totalmente bajo GNU/Linux.

Con este esquema de desarrollo dinámico, nuestro portal se divide en tres partes: la primera asociada a la interfaz gráfica del usuario que es intuitiva y sencilla en su uso; además de que contiene las variables físicas iniciales utilizadas por el código numérico que se va a ejecutar en el servidor, el cual cuenta con depuradores que garantizan que no se puedan introducir valores no numéricos o factibles para iniciar la simulación. Si las condiciones iniciales coinciden con algunas introducidas previamente, la interfaz gráfica le señalará al usuario —mediante una liga— la ubicación de los archivos, de lo contrario, le indicará que el problema se ejecutará y se le asociará un número o identificador, así como la liga donde puede obtener el resultado de su simulación después de un tiempo.

La segunda está relacionada con todos los procesos llevados a cabo para la ejecución del código numérico, por lo que se diseñó un programa llamado CallZeus, archivo que contiene una implementación tipo shell script, cuya función es generar un directorio con el número que se le asignó al usuario al momento de hacer la petición para la ejecución del código y, dentro de este directorio, se almacenan todos los archivos resultantes de la simulación, los cuales, al momento de terminar, se comprimen.

Finalmente, la tercera parte se refiere a la generación de la base de datos para la cual se utilizó MySQL como manejador y se programó un pequeño motor de búsqueda y una aplicación para introducir las nuevas condiciones iniciales, además de los resultados de la ejecución del código numérico a la base de datos.

La importancia del portal radica en que investigadores del área de física solar pueden hacer cálculos numéricos, donde se describen físicamente diferentes perturbaciones ocurridas en la superficie solar, desde cualquier parte del mundo que cuente con Internet. Es importante resaltar que esta herramienta tiene la enorme ventaja de que el usuario no debe tener conocimiento de códigos numéricos, que resuelvan un sistema de ecuaciones complejas, para obtener un modelo que le permita hacer una descripción general del fenómeno que está observando sino que, únicamente, tendrá que llenar algunos campos de nuestra interfaz gráfica (ver figura 1) y dar un clic.

Hasta el momento, se ha aplicado esta herramienta en el estudio de la Evolución de eyecciones de masa coronal en el medio interplanetario, tema de gran interés para investigadores dedicados a estudiar problemas vinculados al clima espacial. Finalmente, es importante señalar que es la primera vez que se genera una aplicación de este tipo para un Observatorio Virtual Solar, y que podrá ser una contribución importante a nivel internacional en el estudio de perturbaciones solares. Anteriormente, los resultados mencionados se presentaron en la 26a. Asamblea General de la Unión Astronómica Internacional realizada en la ciudad de Praga, en la sesión especial de observatorios virtuales.

El proyecto se encuentra coordinado por el doctor Alfredo J. Santillán del Centro de Cómputo de la UNAM (DGSCA), y la maestra Liliana Hernández del Instituto de Astronomía de la misma casa de estudios.

 

Figura 1. Interfaz gráfica para realizar simulaciones numéricas remotas.

Figura 2. Resultados que produce el portal del Observatorio Virtual Solar Mexicano.

Para mayor información

Mexican Virtual Observatory Project
http://www.ivoa.net/pub/VOScienceIAUPrague/
programme/index.html

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