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Supercomputación
UTPL
El desarrollo de la supercomputación en la UTPL
En la actualidad la computación paralela está tomando un lugar importante en
ámbitos laborales, educativos, empresariales, industriales y sociales, ya que para ciertos
procesos, este tipo de arquitecturas son la mejor opción frente a las arquitecturas
tradicionales de computación (serial); a su vez, permiten alcanzar velocidades
superiores en la obtención de resultados, al funcionar como un único recurso (cluster
computing).
Las investigaciones en las que está incursionando UTPL abordan problemas de física,
química, biología, e ingenierías, las mismas que pueden utilizar técnicas de simulación
computacional (métodos teóricos). Los métodos teóricos incorporan un conjunto de
modelos matemáticos que exigen una gran demanda computacional y un sólo
computador ya no es la solución; sino que requiere una infraestructuras de altas
prestaciones capaz de procesar la información y se pueda resolver en tiempos
adecuados. Esta manera de abordar los problemas de investigación se ha convertido
en una estrategia adecuada para la universidad y convertirse en una de las pioneras
en la investigación asistida por computador del Ecuador usando infraestructuras de
supercomputación.
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Desafíos de la
supercomputación
Hoy en día los clústers o supercomputadores abarcan
¿Por qué clúster
computing?
varios ámbitos a nivel mundial ya sea en negocios,
empresas, universidades y otros, ya que es un entorno
fiable y de implementación a muy bajo costo, en
comparación con el ahorro de tiempo que implica su
La supercomputación es la mejor opción en
relación
uso.
al costo/beneficio, la cual permite
Tradicionalmente el software está escrito para que se
procesar grandes cantidades de información frente
ejecute en un solo computador y en un solo procesador,
a los costos de inversión que se deben destinar,
pero gracias a la evolución tecnológica los problemas
dándonos una flexibilidad de tener una única
se pueden abordar en partes y estos pueden ser
infraestructura
atendidos de manera simultáneo por múltiples recursos
compartida
entre
proyectos
de
investigación así como en los que participan en los
informáticos.
mismos, los cuales pueden ser: investigadores así
Con el tiempo el software se ha especializado en áreas
como instituciones.
específicas y es así como se ha conseguido abandonar
Un
clúster
es
computacionales
un
(PCs,
conjunto
estaciones
de
de
equipos
la era secuencial y entrar a la era de la computación
trabajo,
paralela, y que es una solución para superar las
servidores) interconectados por tecnologías de red,
limitaciones
que trabajan como una máquina única para la
procesamiento.
en
velocidad
y
capacidad
de
ejecución de problemas que requieren cálculo
intensivo. Su utilización ha sido estimulada por
La computación paralela es una forma de evolución de
factores tecnológicos y económicos, como el
la computación en serie, intentando reproducir el
incremento en el poder de procesamiento de los
estado de cosas en el mundo natural: muchos eventos
computadores, el desarrollo de tecnologías de red
complejos e interrelacionados y sucediendo al mismo
y la disminución del costo de los componentes de
tiempo.
un clúster.
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Cluster UTPL
Recursos compartidos
entre universidades
La iniciativa de la UTPL de apoyar a los investigadores que requerían de grandes
recursos computacionales, permitió desde hace algunos años iniciar proyectos
relacionados a la supercomputación, intentando aprovechar al máximo los
recursos de hardware existentes y atendiendo la demanda computacional de
problemas científicos y tecnológicos, como:
•
Simulaciones de comportamientos de caudales
•
El cálculo de resistencia de estructuras para puentes
•
Cálculos bioinformáticos
•
El cálculo de propiedades de materiales mediante modelización
químico-cuántica, que es hasta el momento el proyecto más
ambicioso en marcha y funcionando plenamente.
Desde el año 2008, la UTPL, por medio del Instituto de Química Aplicada y hoy
constituido como Departamento de Química, ha invertido en infraestructura
hardware y software suficiente para realizar simulaciones matemáticas, con la
vision de que era posible tener en nuestro país este tipo de infraestructura, la cual
permitiría asumir nuevos retos, es así como la supercomputación representa para
la UTPL una gran inversion, al convertirse en un centro de desarrollo, en el que
convergen un grupo multidisciplinario de profesionales, que intentan resolver
problemas científicos y tecnológicos de actualidad, a esta iniciativa se ha
sumado la cooperación de varias instituciones nacionales e internacionales,
como la Universidad de Barcelona (España), el CEDIA y universidades
ecuatorianas como la EPN, ESPOCH, UNACH y USFQ con el propósito de generar
nuevas soluciones a problemas reales susceptibles de abordar con este tipo de
infraestructura.
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Consolidación
del centro de
cálculo de
CLUSTER UTPL
Infraestructura computacional
users
Dentro de este contexto,
Esquema de funcionamiento Cluster -UTPL
se diseñó un cluster de alto
rendimiento que permitiría
en el menor tiempo posible
obtener
resultados
de
Proyectos que usan
insfraestructuras cluster en UTPL
simulaciones matemáticas
de
fenómenos
como
la
UTPL actualmente soporta 12 proyectos
en
físicos
catálisis,
El centro de supercomputación de la
el
área
de
fisicoquímica
computacional aplicada al estudio de
la
Algoritmos genéticos aplicados al
materiales, con más de 10 usuarios,
superficies, efectos ópticos
cálculo de sedimentos de la
destacando a la propia UTPL y a la
en materiales, entre otros
Cuenca Catamayo chira .
USFQ dentro de los proyectos de la red
interacción
moléculas-
•
GETNANO, y cuyo uso de tiempo de
cálculos.
•
Uso
de
herramientas
de
cálculo es de 24 horas al día, 7 días por
El cluster UTPL actualmente
simulación
campos
semana con un acceso a los recursos
tiene
de
electromagnéticos para el diseño
de manera trasparente, seguridad de
procesamiento, 290 Gflops
de antenas sobre plataformas
información y total confiabilidad.
de
HPC.
112
cores
capacidad
de
de
Se espera que a futuro sea posible
cómputo y 260 GB de
memoria
RAM
para
•
Implementación
de
OpenSees
ofrecer servicios de supercomputación
cómputo masivo paralelo
para el análisis estructural de
o
de
altas
prestaciones
o distribuido y 3 TB de
puentes bajo sismos .
nacional para el resto de centros de
investigación
almacenamiento
•
Simulación
físicoquímica
materiales
usando
especializado:
VASP,
de
software
SIESTA,
nivel
vinculados
universidades,
gobierno
e
a
industria,
comportando cambios sustanciales en
el
desarrollo
tecnología,
CRYSTAL y GAUSSIAN.
a
de
en
la
los
ciencia
y
la
negocios
y
la
sociedad en general, convirtiéndose
•
Aplicaciones
para
bioinformática: RAXML, MrBayes.
4
en
un
pilar
fundamental
desarrollo de nuestro país
en
el
1
2
informático
especializado
La computación de altas prestaciones
implementa
las
soluciones
puede sonar a un complejo mundo que no
requeridas mediante herramientas
se ajusta a las necesidades actuales de
computacionales adecuadas.
nuestro país; pero se espera que poco a
poco
los
investigadores
utilicen
estas
Ser un referente para la realización
•
herramientas para que el trabajo que
de investigaciones que requieren
desarrollan pueda ser mas rápido y menos
modelos matemáticos con una alta
costoso,
demanda
de
procesamiento
matemático.
A pesar de los inconvenientes técnicos y
operativos la UTPL fue la institución pionera
en implementar la investigación asistida por
computador,
para
simultáneamente
varios
resolver
problemas
que
requieren una alta demanda de recursos
computacionales,
entre
los
beneficios
obtenidos por la implementación de un
centro de supercomputación podemos
destacar lo siguiente:
•
Ha
sido
posible
tecnológica
la
Con el paso del tiempo cada vez es mas
necesario que nuestro país desarrolle
mecanismos adecuados y estructurados
de
innovación
tecnológica
que
acompañen el proceso de investigación
y
desarrollo;
y,
que
este
tipo
de
soluciones se conviertan en herramientas
reales de apoyo a la investigación.
integración
de
recursos
computacionales de alto rendimiento
(HPC, por sus siglas en ingles: high
performance computing) para resolver
problemas científicos.
•
La
disponibilidad
de
recursos
tecnológicos compartidos y con ello la
posibilidad de tener un solo centro de
datos y no diversificar recursos.
•
El trabajo multidisciplinario favorece
que los investigadores se dediquen a
tiempo
completo
en
las
investigaciones, mientras que el apoyo
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Luis Patricio Puchaicela Huaca Msc.