Abordar los retos de la sociedad mediante informática innovadora
Los retos complejos requieren soluciones complejas. Una de estas es la aplicación de métodos de MSO, lo cual ha demostrado ser eficaz para resolver problemas como la predicción de la contaminación atmosférica y el cambio climático, la mejora del proceso de filtrado para el agua potable y la optimización de los métodos de radioterapia de intensidad modulada. Estos métodos sumamente complejos suelen procesarse empleando las herramientas de tecnologías de la información y la comunicación (TIC) más innovadoras, que incluyen la computación de alto rendimiento (HPC, por sus siglas en inglés) y los datos masivos. Y, aunque resultan útiles, los métodos de MSO tienen una complejidad que hace que para su uso se precise de la ayuda de expertos cualificados (que son muy escasos). Para ayudar a suplir esta deficiencia, el proyecto MSO4SC, financiado con fondos europeos, creó una infraestructura electrónica para optimizar el uso de los métodos de MSO. Según explica Francisco Javier Nieto De Santos, coordinador del proyecto: «Esencialmente, queríamos utilizar unos elementos complejos de “software” denominados marcos matemáticos, en combinación con HPC y tecnología en la nube, para optimizar los recursos que se utilizan. Al mismo tiempo, proporcionamos interfaces para utilizar estos marcos matemáticos que no necesitan que el usuario posea un conocimiento profundo de las tecnologías». Simplificación de las simulaciones Para garantizar que los marcos finales estuvieran a la altura de las verdaderas necesidades de los usuarios, los investigadores del proyecto consultaron primero a las partes interesadas pertinentes; en particular, a matemáticos y usuarios de aplicaciones piloto. En el marco de EU-MATHS-IN, una importante red europea de expertos en matemática aplicada, los investigadores organizaron talleres y un minisimposio para que estas partes interesadas pudieran probar y formular observaciones sobre los marcos que se estaban desarrollando. En tan solo veinticuatro meses, este proceso ayudó a mejorar tres marcos matemáticos (FEniCS, Feel++ y OPM) y seis aplicaciones que abordan distintos ámbitos (predicción de la calidad del aire, diseño de turbinas eólicas para una energía limpia, diseño de imanes de alta energía, detección o tratamiento de enfermedades neurodegenerativas, entre otros). Se adaptó cada uno de estos marcos y aplicaciones para responder a las necesidades específicas del proyecto. Nieto De Santos cuenta: «Nos propusimos hacer muchas cosas y había mucha presión, pero logramos centrarnos y obtener una buena infraestructura electrónica que puedan usar personas con distintos intereses y niveles de conocimiento. Ahora disponemos de una solución que funciona bastante bien y puede utilizarse para hacer buenas demostraciones». Todos los marcos y aplicaciones pueden instalarse utilizando contenedores y pueden ejecutarse a través del portal MSO4SC. Según Nieto De Santos, este portal, integrado con un gestor de recursos, es el resultado más relevante del proyecto. «El portal simplifica la ejecución de las simulaciones, lo cual significa que el usuario final solo tiene que preocuparse de configurar la información de la simulación y dejar que el facilitador se encargue del uso de los recursos», aclara. Pioneros El principal legado del proyecto es una infraestructura electrónica operativa para matemáticos y personas que quieran ejecutar aplicaciones basadas en la simulación matemática. Sin embargo, el proyecto MSO4SC también destaca por ser uno de los primeros en utilizar una combinación de HPC y recursos típicos de la nube para ejecutar programas contenedorizados basados en matemáticas. Nieto De Santos añade: «Somos pioneros en el uso de contenedores sobre la HPC. Creo que es un ejemplo importante de cómo podemos lograr una Nube Europea de la Ciencia Abierta plenamente integrada, en la que los científicos puedan utilizar cualquier tipo de recurso de forma transparente». El proyecto ya ha llegado a su fin, pero ahora los investigadores están trabajando en atraer más usuarios al portal mejorando las aplicaciones actuales, incorporando nuevas prestaciones y publicitando sus beneficios.
Palabras clave
MSO4SC, modelización, simulación y optimización, MSO, computación de alto rendimiento, HPC, tecnología en la nube, TIC, mates, matemáticas
