Reportaje - Interconexión de superordenadores para simular el Sol, el clima y el cuerpo humano
Todo ello es fruto de los esfuerzos realizados en el marco del proyecto DEISA («Red Europea Distribuida para las Aplicaciones de Supercomputación»), y en siete años ya ha completado dos de las fases previstas. Fruto de esta labor es una de las instalaciones de computación de alto rendimiento (HPC) distribuida más avanzadas del mundo. Esta infraestructura ha imprimido un vigoroso impulso a la ciencia europea de la simulación. Y es previsible que esta posición de fortaleza se prolongue, a la vista de que Europa se propone invertir casi 500 millones de euros en este campo durante los próximos cinco años. En la primera fase del proyecto se conectaron los centros de supercomputación más avanzados de Europa, en total once centros de Alemania, España, Francia, Italia, Países Bajos, Finlandia y Reino Unido. Se establecieron vínculos físicos utilizando la infraestructura de GÉANT y de las NREN (redes nacionales de investigación y educación). GÉANT es un Internet académico que pone un enorme ancho de banda al servicio de la comunidad investigadora y docente de Europa. Conecta a más de 40 millones de investigadores repartidos por 40 países europeos y cuenta con enlaces a varias otras regiones del mundo. En concreto ofrece un ancho de banda de hasta 40 gigabits por segundo (Gbps). Por su parte, las NREN ofrecen prestaciones de conexión en red para transmisiones de datos a las comunidades investigadoras y docentes de cada país. Los científicos de DEISA fueron mucho más allá que limitarse a crear conexiones de alta velocidad entre ordenadores. «Antes había ordenadores distintos que utilizaban programas y estructuras de ficheros distintas también, por lo que pasar a trabajar de un superordenador a otro era una verdadera pesadilla», afirmó Hermann Lederer, integrante del equipo de coordinación del proyecto DEISA2. «DEISA homogeneizó la infraestructura y facilitó en gran medida que la comunidad científica pudiera sacar el máximo partido al tiempo de computación asignado.» DEISA1 puso en marcha el proceso de homogeneización, mientras que DEISA2 lo consolidó y amplió y también materializó el «grupo de acción de apoyo a aplicaciones» (Application Support Task Force). «Reunimos a especialistas de cada uno de los sistemas de supercomputación dentro del consorcio con el objetivo de determinar el mejor superordenador para cada programa de investigación y de proporcionar conocimientos técnicos para que se saque el máximo rendimiento al sistema. Incluso prestamos apoyo a aplicaciones con el fin de optimizar las funciones del software para realizar tareas científicas concretas», destacó Lederer. Además, los responsables del proyecto pusieron en marcha la DECI («Iniciativa de computación extrema de DEISA»). DECI fue puesta en marcha en mayo de 2005 por el consorcio de DEISA con el objetivo de intensificar el impacto del proyecto en la ciencia y la tecnología. Con ese propósito, se ofrecerían ingentes recursos informáticos para abordar aplicaciones correspondientes a «grandes retos» en todos los campos de la ciencia y la tecnología. El programa tuvo una acogida espectacular, como lo demuestra la respuesta masiva a su sexta convocatoria, ante la que se recibieron 121 propuestas. Éstas fueron remitidas por equipos de investigadores que solicitaban un total de 500 millones de horas de uso del núcleo procesador (processor-core-hours), que es una medida del consumo de recursos en un superordenador. Sólo se ofertaban 91 millones de horas (menos de la sexta parte de la demanda) y se escogieron 56 de los proyectos. «Los temas de investigación científica son seleccionados por medio de un proceso de revisión doble. Hay una revisión inter pares que determina el mérito científico de la investigación propuesta. Después se realiza una revisión técnica en la que se decide si se trata de una aplicación de supercomputación viable o adecuada», explicó Lederer. Una vez seleccionado un proyecto de investigación, DEISA le asigna el superordenador óptimo y también científicos que ofrecerán asistencia técnica con el fin de optimizar las aplicaciones de forma acorde al propósito de la investigación. DEISA ha incrementado y complementado enormemente los servicios nacionales de supercomputación, proporcionando no sólo el mejor superordenador para cada tarea, sino también acelerando el progreso científico. Laguna investigadora «Algunos de los proyectos que aprobamos también podrían efectuarse en la instalación de supercomputación del país del investigador en cuestión, pero la lista de espera puede ser larga, puede haber una abultada sobreasignación de recursos, o la arquitectura podría no ser la más idónea», apuntó Lederer. «Esto podría plantear un problema grave en dominios científicos competitivos y fundamentados en simulaciones a gran escala, así que estos investigadores tienen la opción de enviar su propuesta a la DECI. Y puesto que el consorcio de DEISA reúne a los mayores centros de supercomputación de Europa, la comunidad investigadora es consciente de que alguno de los socios cuenta con los ordenadores más avanzados. Este es un aspecto clave, porque la potencia de computación se incrementa con gran rapidez, por lo que los superordenadores pronto quedan obsoletos. La tecnología avanza a tal velocidad que empieza a surgir una laguna investigadora. Los procesadores han alcanzado velocidades de tres gigahercios, pero no podrán funcionar a mucha más velocidad por las limitaciones energéticas que existen. Una solución para acelerar el procesamiento de datos se encuentra en el uso de procesadores de núcleos múltiples y otra es la paralelización. No obstante, es necesario que se produzca una investigación fundamental orientada al logro de un incremento sustancial de la paralelización de aplicaciones. «Sería conveniente que hubiera financiación para investigación centrada en algoritmos nuevos con gran potencial de paralelización, para así atraer a los matemáticos e informáticos más brillantes y que dieran con soluciones», reconoció Lederer. «Si no se presta la debida atención a esta cuestión desde ya, se erigirá en un problema en pocos años», advirtió. Los trabajos programados para DEISA2 finalizaron en abril de este año; toma el relevo PRACE («Asociación por la computación avanzada en Europa»), que mantendrá un servicio paneuropeo de HPC que constará de hasta seis sistemas de liderazgo de primera línea (Nivel 0) integrados en el ecosistema europeo de HPC establecido por DEISA. Los sistemas de liderazgo de Nivel 0 son aquellos superordenadores que se encuentran primeros entre los 500 superordenadores más importantes del mundo, y PRACE ya ha puesto en funcionamiento dos de estos sistemas: el IBM Blue Gene/P de 1 petaflop/s, en el Centro de Supercomputación de Jülich (Alemania), y el BULL de 1,6 petaflops/s, llamado CURIE, en el nuevo Trés Grand Centre de Calcul (TGCC, Francia). A PRACE se ha asignado una financiación nacional que asciende a 400 millones de euros para sistemas de Nivel 0 durante los próximos 5 años, mientras que la Comisión Europea proporcionará fondos adicionales por un valor total de 70 millones de euros que se prolongarán durante el tiempo que estén en marcha la serie de proyectos de PRACE (PRACE, PRACE 1IP, PRACE 2IP). «DECI seguirá, y de hecho sigue funcionando actualmente; el equipo de DEISA mantiene este programa en marcha de manera voluntaria hasta que PRACE 2IP tome el relevo en septiembre», señaló Lederer. «Pero en lo sucesivo se denominará "Iniciativa Europea de Computación Distribuida" (Distributed European Computing Initiative). El calificativo de "extremo" se reservará para los superordenadores de Nivel 0.» Una investigación y una inversión en supercomputación como DEISA tiene un valor excepcional, puesto que cumple varias funciones. En primer lugar, impulsa directamente la ciencia informática, al abordar problemas fundamentales relacionados con el desarrollo de aplicaciones, la conexión en redes, el procesamiento y las matemáticas. En segundo lugar, ha posibilitado y sigue posibilitando investigación puntera en toda disciplina científica imaginable y en relación a los problemas más complejos y acuciantes de la ciencia. Por último, allana el camino hacia PRACE, un programa muy ambicioso y que abarca todo el continente cuyo propósito es el de mantener y reforzar el liderazgo europeo en la supercomputación. Este es el primero de una serie de reportajes dedicados a las aportaciones de DEISA2 a investigaciones importantes pero difíciles desde el punto de vista computacional, como por ejemplo la labor realizada por el proyecto RNAHIV, centrado en los mecanismos moleculares del VIH; el estudio realizado por el proyecto MillCli sobre modelos climáticos complejos; y la investigación del proyecto Cylinder acerca de los efectos de las turbulencias en estructuras marítimas. DEISA2 recibió una financiación de 10,24 millones de euros (siendo su presupuesto total de 18,65 millones de euros) a través del subprograma «Infraestructuras de grid para ciencia electrónica» (e-Science grid infrastructures) del Séptimo Programa Marco de la UE. Enlaces útiles: - DEISA - registro de datos del proyecto DEISA2 en CORDIS - programas y proyectos de infraestructuras electrónicas Artículos relacionados: - Superordenadores contra el VIH - Exhibición de modelos climáticos sobre la pasarela de la supercomputación - La supercomputación calma aguas revueltas - «El nuevo héroe de la supercomputación» - «La grid: una forma nueva de hacer ciencia» - Los investigadores europeos de la fusión nuclear utilizarán recursos de supercomputación de alto nivel