Superordenadores para resolver los grandes problemas mundiales
La computación a exaescala, que implica la realización de un trillón (10 elevado a 18) de cálculos por segundo, está llamada a convertirse en el estándar de la supercomputación en cuestión de unos pocos años. La aplicación de técnicas de simulación «in silico» (realizadas en ordenadores) a problemas científicos e comerciales de gran complejidad ha deparado éxitos de tal magnitud que ha disparado la demanda de sistemas grandes, rápidos y potentes que puedan manejar el inmenso volumen de trabajo que todo ello implica. En los proyectos DEEP y DEEP-ER (Dynamical Exascale Entry Platform / -Extended Reach) participan veinte socios de diez países europeos y su objetivo fue construir prototipos con los que implementar el nuevo planteamiento de Cluster-Booster. Las partes complejas de un programa con paralelismo limitado se ejecutan en el «Cluster» mientras que el «Booster» ejecuta partes con un elevado grado de paralelismo y elevada eficiencia energética. Computación con «turbocompresión» «Los prototipos de DEEP son sistemas muy flexibles que comparten muchas características con un motor con turbocompresor», explica Estela Suárez, gestora del proyecto. «Están diseñados para ofrecer potencia y eficiencia energética y al mismo tiempo ser fáciles de usar. Esto último se logra mediante una pila de software para el sistema al completo y un entorno de programación ajustado a los estándares para nuestros usuarios». Se seleccionaron cuidadosamente once aplicaciones científicas y de ingeniería que son representativas de los futuros requisitos para la computación a exaescala para guiar el diseño conjunto del hardware y el software. Entre ellas simulación encefálica, investigación climática, radioastronomía, imágenes sísmicas para la industria petrolera y gasística y exposición humana a campos electromagnéticos. En consecuencia, los usuarios previsibles serían especialistas en neurología, astronomía, meteorología, sismología, física, ingeniería aeronáutica, ingeniería de automoción y muchos otros, dado que el planteamiento se ha diseñado para que atienda a las necesidades de aplicaciones muy variadas. En el primer proyecto (DEEP), la intención fue crear un prototipo como prueba de concepto para el método Cluster-Booster, mientras que los avances ambiciosos en I+D de DEEP-ER se dedicaron a mejorar la pila de software y aprovechar tecnologías innovadoras de memoria. DEEP-ER amplió considerablemente la capacidad paralela adicional de entrada y salida (input/output, I/O) para aumentar el rendimiento. Además, aumentó la resiliencia del superordenador mediante un punto de control multinivel y un mecanismo de reinicio que previene la pérdida de datos en caso de fallo del hardware. Todos estos logros fueron posibles gracias a un método de codiseño sólido. Los expertos en software de sistemas colaboraron estrechamente con el equipo de hardware para aprovechar el sistema de memoria I/O multinivel e innovador y su resiliencia. El equipo de software de sistemas ejerció de contacto con usuarios finales para garantizar que eran capaces de aprovechar con eficacia las tecnologías innovadoras. La aplicación radioastronómica del socio ASTRON, por ejemplo, permitió mejorar considerablemente el rendimiento con respecto a I/O utilizando una de las tecnologías innovadoras de memoria implementadas por DEEP-ER. Los resultados logrados por DEEP-ER abarcan la pila de HPC al completo y demuestran el potencial de innovación de las universidades, centros de investigación, empresas y pymes europeas. Supercomputación a fondo Al comienzo de los proyectos DEEP se planteó la construcción de un Superordenador Modular en el proyecto DEEP-EST («DEEP - Extreme Scale Technologies»), el cual se puso en marcha en julio de 2017 y se mantendrá activo hasta mediados de 2020. En DEEP-EST se generalizará el método Cluster-Booster para crear un sistema de HPC que una varios módulos de computación en una máquina. Cada módulo será un sistema multinodo adaptado a las necesidades de un grupo concreto de aplicaciones, sean estas de HPC tradicionales, códigos de HPDA (análisis de datos de alto rendimiento) o aplicaciones que manejan grandes volúmenes de datos. Los usuarios podrán combinar los recursos ofrecidos por los módulos y configurar su propio superordenador en función de un principio basado en componentes fundamentales. La UE aportó un total de cerca de 30 millones de euros a los proyectos DEEP, DEEP-ER y DEEP-EST.
Palabras clave
Superordenador, HPC, computación de alto rendimiento, DEEP, DEEP-ER, DEEP-EST, exaescala, Cluster-Booster, superordenador modular eficiencia energética, prototipo, refrigeración líquida directa, entorno de programación, aplicaciones
