Procesar imágenes del subsuelo para buscar petróleo, generar modelos sobre cambio climático o simular el funcionamiento cardiaco son solo algunas de las tareas encomendadas a los superordenadores del Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), uno de los ganadores del distintivo de excelencia Severo Ochoa. Mateo Valero (Alfamén-Zaragoza, 1952), el director de este centro desde su creación en 2005, explica a SINC algunos los proyectos en los que están embarcados. Los retos, gestionar mejor la ingente cantidad de datos de los supercomputadores y reducir su consumo energético.
¿Qué supone recibir el distintivo Severo Ochoa del Ministerio de Ciencia e Innovación?
Es una gran satisfacción porque reconoce al centro como una institución puntera y competitiva, no sólo a nivel nacional, sino también internacional, capaz de realizar proyectos de investigación en supercomputación al mismo nivel que los mejores centros del mundo. La nueva generación de máquinas Exascale (con capacidad de cálculo 1.000 veces superior a las actuales) son claves para obtener la potencia necesaria para desarrollar aplicaciones en materia de medicina personalizada, modelización de órganos humanos u obtención de modelos globales para estudiar el cambio climático y la calidad del aire. Gracias al programa Severo Ochoa, el BSC-CNS llevará a cabo un programa de investigación multidisciplinar en este ámbito. Además, el programa atraerá también investigadores con talento, potenciará las carreras de la rama científica, y supondrá una oportunidad única para que Europa pueda posicionarse estratégicamente en el futuro de la supercomputación. La colaboración internacional con centros punteros es crucial para alcanzar soluciones efectivas y pragmáticas.
¿A qué proyectos internacionales está “conectado” el centro?
El BSC-CNS es muy activo en materia de proyectos europeos, pues participa en 37 otorgados en el Séptimo Programa Marco (FP7). En particular, coordinamos TEXT, cuyo objetivo es agilizar los cálculos de los superordenadores para contribuir al avance de las investigaciones científicas, y PROARTIS, que estudia mejorar el rendimiento en la industria aeronáutica para diseñar aviones, coches y satélites más seguros y eficientes energéticamente mediante el uso de herramientas de análisis probabilístico. Otro de los proyectos estratégicos para el centro es la iniciativa PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe), la infraestructura europea de supercomputación cuyo objetivo es ofrecer un servicio paneuropeo de computación de altas prestaciones. Á‰ste consistirá en una infraestructura formada por cuatro o cinco supercomputadores de última generación conectados entre ellos. España está representada a través del BSC-CNS.
¿Cómo ha evolucionado el BSC-CNS desde su creación en 2005?
El centro ha logrado resultados científicos muy significativos tanto en sus áreas de investigación como en la puesta en marcha de infraestructuras de supercomputación como el superordenador MareNostrum y la Red Española de Supercomputación. Hasta el día de hoy, MareNostrum ha dado soporte a más de 2.000 proyectos científicos. Además, el centro ha atraído a empresas líderes del sector tecnológico como IBM, NVIDIA, Intel o Microsoft. Con estas tres últimas ha creado centros de investigación conjuntos, y ha obtenido así un gran impacto en los estándares y modelos de programación internacionales. También hemos colaborado con empresas como Iberdrola, para desarrollar modelos matemáticos que permitan mejorar el diseño de los parques eólicos.
Y con Repsol…
Sí. Desde el año 2007 el BSC-CSN y Repsol colaboran en el proyecto Caleidoscopio, un ejemplo de investigación exitosa cuyo objetivo es procesar imágenes sísmicas del subsuelo 15 veces más rápido que el resto de las compañías del sector. Es uno de los cinco proyectos más innovadores de la industria energética a nivel mundial. La colaboración se ha consolidado con la reciente constitución del Repsol-BSC Research Center, que permitirá continuar los proyectos en el ámbito de la imagen sísmica aplicada a la explotación de hidrocarburos.
¿Puede citar algún otro proyecto de excelencia desarrollado por el BSC-CNS?
Esta semana, en asociación con la Universidad Politécnica de Cataluña-Barcelona Tech (UPC), el centro ha sido designado por NVIDIA (compañía puntera del sector de las tecnologías de visualización digital e inventora de la unidad de procesamiento gráfico UPG) como Centro de Excelencia CUDA (arquitectura de cálculo paralelo que incrementa el rendimiento de los sistemas). Este programa reconoce, incentiva y promueve la colaboración con instituciones líderes en la investigación en computación paralela. Durante los próximos tres años, se contará con un equipamiento de computación GPU y una financiación para potenciar un creciente número de programas de formación e investigación. Además, se prevé instaurar un Programa de Formación en Programación Paralela utilizando la arquitectura CUDA, promoviendo entornos de programación para clusters de GPU, en especial el modelo denominado StarSs y su implementación OmpSs, realizados especialmente en el BSC-CNS para arquitecturas con aceleradores.
¿Cuáles son las principales líneas de investigación del centro?
La misión del BSC-CNS es investigar, desarrollar y gestionar tecnologías de la información para facilitar el progreso científico. Las actividades de investigación se centran en cuatro áreas o departamentos: Ciencias de la Computación, Aplicaciones Computacionales en Ciencia e Ingeniería, Ciencias de la Tierra y Ciencias de la Vida. El primero investiga en arquitectura de computadores, herramientas de rendimiento de los supercomputadores, modelos de programación, computación grid, sistemas autonómicos y plataformas e-business, y sistemas de almacenaje. El segundo centra sus esfuerzos en desarrollar herramientas de supercomputación para la física e ingeniería computacional como, por ejemplo, un simulador cardíaco en colaboración con hospitales, o la simulación hidrodinámica de los barcos en colaboración con un estudio de arquitectura naval líder mundial en el diseño de barcos de regata. Por su parte, el departamento de Ciencias de la Tierra investiga en la modelización de la calidad del aire, el polvo mineral, la meteorología y el cambio climático, tanto a escala local como global. Y el objetivo del de Ciencias de la Vida es conocer la evolución y el funcionamiento de los organismos vivos a través de la teoría y de la computación, desde su análisis entendiendo a los seres vivos como sistemas complejos hasta estudios detallados de las interacciones clave a nivel subatómico.
¿Y qué retos quedan por delante?
Uno de los retos a los que nos enfrentamos con las máquinas Exascale es la gestión de un gran volumen de datos. Por este motivo, nuestra idea es poner en marcha una nueva línea de investigación en la gestión de datos, con un claro componente interdepartamental. Hasta ahora la supercomputación era el tercer pilar para la ciencia (los tres son teoría, experimentación y simulación/computación), pero con las nuevas máquinas Exascale surge un cuarto pilar, ya que sus aplicaciones son capaces de producir ingentes cantidades de datos. Además, otro de los retos será reducir el consumo energético.
¿Qué está haciendo el BSC-CNS en este ámbito?
El centro lidera el proyecto europeo Mont-Blanc, cuya finalidad última es desarrollar un prototipo de supercomputador que consuma poca energía y cuya tecnología esté disponible en el mercado. Otros de los objetivos son diseñar una nueva generación de supercomputadores de altas prestaciones junto con un amplio abanico de tecnologías embebidas para superar las limitaciones del sistema del prototipo, y generar un portfolio de aplicaciones Exascale para ejecutarlas en esta nueva generación de supercomputadores, que consumirán entre 15 y 30 veces menos energía. Con la eficiencia energética como prioridad, se espera que en 2017 los supercomputadores alcancen una potencia de cálculo de 200 Petaflop/s (1 Petaflop=1.000 billones o 10 elevado a 15), con un límite de consumo energético de 10 MW; y en 2020 el reto es que lleguen a 1.000 Petaflop/s (1 Exaflop/s) con un consumo de 20 MW. Esto supondría una eficiencia energética 20 veces mayor que las máquinas que menos consumen en la actualidad.
¿Qué le apasiona del mundo de la computación?
Después de más de treinta años dedicados fundamentalmente a proponer nuevos diseños de procesadores y a la creación de centros de investigación como el Barcelona Supercomputing Center, todavía me apasiona ver cómo los computadores que se construyen son cada vez más veloces, y cómo su uso ayuda al avance de la sociedad. Ninguna herramienta creada por el hombre ha influido tanto y en tan poco tiempo en el día a día de la humanidad. Y me sigue apasionando el ver cómo todavía tenemos muchos retos que alcanzar.
Enrique Sacristán / SINC
