Facultad de Ciencias Exactas y Naturales-UBA   AÑO 15 - NÚMERO 536   JUEVES, 22 DE SEPTIEMBRE DE 2005

Dinastía de Gigantes

Ya está funcionando HOPE, un cluster Beowulf de 46 procesadores que trabaja en 64 bits. «Hasta el momento, ésta es la computadora más grande que hay en el país», afirma Patricia Tissera, investigadora del IAFE y directora del Proyecto HOPE. Por ahora, HOPE hace lo suyo con problemas de astrofísica, pero Tissera espera que, en poco tiempo, esta poderosa herramienta sea utilizada en otras disciplinas.

Por Patricia Olivella.

Patricia Tissera.

  Cuando en el año 1961 Manuel Sadosky instaló en el recién construido Pabellón I la primera computadora del país -la legendaria Clementina- era fácil suponer que la historia de amor entre científicos y máquinas recién comenzaba.

  Aquella pionera del supercálculo trabajaba a válvulas, sus doce paneles estaban repletos de circuitos y condensadores que ocupaban una superficie de 20 metros de largo por 2,3 metros de alto y debió ser ubicada en una sala acondicionada con temperatura y humedad controladas.

  Cuando sus operadores encendieron por primera vez el equipo, el ruido de las válvulas fue música para sus oídos. De hecho -dicen- sonaba igual que los primeros compases del foxtrot Clementine. El nombre de la nueva computadora resultó cantado.

  Sus principales funciones consistían en realizar tareas de cálculo complejo, como pronósticos climáticos, cálculos astronómicos, traducciones lingüísticas automáticas, proyecciones estadísticas y otras misiones hasta entonces imposibles de llevar adelante en los laboratorios del país. En cinco años cumplió más de 1000 tareas científicas de gran magnitud, pero en 1966, la noche de los bastones largos puso fin a la vida útil de Clementina.

Segundas partes no son tan malas

  La sucedió, en el linaje de grandes computadoras que hicieron pie en el país, Clementina II. Más allá del nombre que homenajeó a la pionera, ambas máquinas tienen poco en común.

  Clementina II es una computadora Cray Origin 2000, de la firma SGI (nueva denominación para Silicon Graphics). Forma parte de la familia de computadoras más poderosas del mundo. Sin embargo, aún con sus cuarenta procesadores que funcionan en paralelo, se encuentra lejos de la capacidad operativa de sus hermanas mayores, que trabajan con más de dos mil. Pese a eso, Clementina II es, sin dudas, la computadora más potente instalada en el país hasta la fecha.

  Sus aplicaciones específicas permiten realizar predicciones y ensayos tridimensionales a gran velocidad. La comunidad científica y académica puede hacer uso del equipo de supercómputo en forma gratuita.

  Clementina II arribó al país en 1999 y comenzó a operar en febrero de 2000. Fue adquirida por Telecom en casi tres millones de dólares y entregada al Estado en concepto de pago por multas y obligaciones que la empresa de telecomunicaciones acumulaba.

Episodio III

El cluster HOPE.

  Ahora, la trilogía parece completarse. Desde el año pasado el Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE) cuenta con HOPE, un equipamiento informático único en el país, que permite la realización de simulaciones numéricas con muy alta eficiencia y muy bajo tiempo de cómputo.

  Menos musical que Clementina, el nombre HOPE -que también significa “esperanza”, en inglés- proviene de las siglas de High-performance Opteron Parallel Ensemble.

  Técnicamente, HOPE es muy distinta a Clementina II. HOPE es un cluster (granja) de procesadores mientras que Clementina tiene otra arquitectura. Pero comparte con sus predecesoras -eso sí- el privilegio de ser, en el momento de su instalación, instrumental único en el país.

  “Es cierto que cada una fue pionera en lo suyo, aunque yo creo que Clementina I fue ‘más pionera’ que Clementina II” admite, obligada a compararlas, Patricia Tissera, directora del Proyecto HOPE y doctora en Astronomía.

  “A Clementina I no la conocí, y a Clementina II no la usé, pero, ‘las Clementinas’ tienen otro tipo de arquitectura llamada Share Memory”, explica la doctora Tissera. “La diferencia es que en Clementina los procesadores comparten toda la memoria de la máquina, por eso el trabajo se distribuye de manera diferente. En cambio en HOPE, cada procesador tiene su propia memoria. Tenemos que dividir cada experimento y darle a cada procesador su trabajo. Para algunas cosas es más eficiente Clementina y para otras HOPE, que además es mucho más barato”, concluye la investigadora.

Color esperanza

  HOPE es un cluster Beowulf dedicado a la realización de simulaciones numéricas y cálculos pesados que requieren sistemas de cómputos de gran capacidad. Posee una configuración de 46 procesadores con arquitectura en paralelo, trabajando en 64 bits, con lo cual se disminuye el tiempo de cómputo y posibilita la realización de experimentos numéricos más ambiciosos y complejos.

  “Hasta ahora, todas las computadoras del país estaban trabajando en 32 bits. Pero en otras partes del mundo ya se pasó a la tecnología de 64 bits que permite alcanzar mayor velocidad y mayor precisión. HOPE tiene ese tipo de procesadores y además son 46. Hasta ahora no hay un cluster tan grande funcionando en la Argentina. Dentro de pocos meses es posible que ya vaya a ser superado, pero por ahora es el más grande y es el primero que trabaja con 64 bits”, comenta Patricia Tissera.

  Si bien HOPE todavía no fue sometida a los tests usuales para establecer la potencia de una supercomputadora, sí se sabe que es entre un 35 y un 50% más rápida que una máquina tradicional con igual número de procesadores.

  HOPE ha sido financiado por Conicet a través de un subsidio especial de equipamiento. Diferentes grupos de investigadores del IAFE, el Centro de Investigaciones del Mar y la Atmósfera (CIMA) de la FCEyN, el Observatorio Astronómico de Córdoba y el Centro Atómico de Bariloche han colaborado en la conformación del proyecto HOPE.

  “Este subsidio se pidió en el 2001 porque necesitábamos tener acceso a algún tipo de equipamiento de estas características, para poder correr o realizar experimentos acá y no afuera”, explica la Dra. Tissera. “Como hay mucha gente en el IAFE que hace simulaciones numéricas, que necesita este tipo de equipamiento, nos juntamos y cada uno fue invitando a los colaboradores de todo el país que también tenían las mismas necesidades y así se armó un grupo de doce proyectos originales. Nos juntamos, tratamos de ver qué era lo que necesitábamos y buscamos consensuar una configuración y las características de la máquina. Armamos el proyecto y lo presentamos ante el CONICET. Esto fue en el 2001, pero el dinero llegó en el 2004”, recuerda la investigadora.

  Los proyectos asociados abarcan desde el estudio de la atmósfera y los cambios climáticos hasta el origen del universo, pasando por el estudio del Sol, el sistema solar, las supernovas, las galaxias y los cúmulos de galaxias. El punto común entre ellos es el uso de modelos numéricos para el estudio y análisis de los diferentes problemas.

  Estos trabajos requieren -para ser competitivos internacionalmente- sistemas de cómputos de alta potencia que permitan realizar simulaciones numéricas de gran resolución temporal y espacial y el tratamiento más complejo de los procesos físicos.

  La doctora Tissera investiga la formación y evolución de las galaxias, un tema que requiere el uso de complejos modelos numéricos. “Los que teníamos la necesidad de este tipo de equipamientos veníamos realizando nuestros experimentos en sistemas similares pero más pequeños, lo que nos limitaba a hacer experimentos de una cierta envergadura”, dice.

  “En mi caso yo corría, por poner un ejemplo, entre 500.000 y 100.000 partículas. Ahora, como mínimo puedo elevar ese número a 10 millones. Entonces, lo que antes resolvía con una cierta precisión, ahora puedo resolverlo con una precisión aumentada en uno o dos órdenes de magnitud. Ahora puedo, por ejemplo, estudiar una región más grande del universo con igual precisión”, comenta. “Había algunas propiedades que yo antes ni siquiera miraba porque sabía que mi resolución era muy mala, hacía estudios más generales. Ahora me planteo mirar con más detalles algunas otras propiedades de la formación de galaxias, entonces surgen algunos otros tipos de proyectos”, explica la astrónoma.

  La existencia de HOPE, permitirá también que sus usuarios puedan sumarse a proyectos internacionales. “Hay otro tipo de colaboración con gente de afuera porque ahora nos podemos sumar a proyectos más grandes. Antes no era posible porque no podíamos aportar nada. Ahora, por lo menos, podemos realizar el desarrollo acá y, cuando llega el momento de correr algo realmente grande, podemos usar equipos de otros lados. Pero el desarrollo y el testeo de los modelos se pueden hacer en el IAFE. Tener a HOPE nos da la posibilidad de seguir compitiendo”, concluye la doctora Tissera.

Estudiando el cielo con los pies en la Tierra

  Pero si bien HOPE ha sido destinado, hasta ahora, al estudio del universo, su existencia abre una amplia gama de prestaciones que pueden verse con mayor claridad como aplicables a corto plazo a la comunidad.

  Porque, la conformación de este equipamiento, por ejemplo, ha llevado a la formación de recursos humanos en el área de tecnología de la información, ya que no se disponía de profesionales tan altamente calificados en esta área.

  “Para armarlo no teníamos gente que hubiera instalado sistemas de 64 bits, por eso también en el área de informática o computación fue algo nuevo”, comenta Tissera. “Si bien el proyecto se hizo en el IAFE, consultamos bastante con gente del grupo del Dr. Marshall en el Departamento de Computación”.

  Aunque HOPE está destinado principalmente al estudio de procesos relacionados con la física y la astronomía, tanto las técnicas numéricas como el conocimiento informático adquirido durante el desarrollo, podría potencialmente aplicarse a otras áreas, tales como la economía, exploración petrolera, medicina, entre otras.

  “Nosotros hacemos ciencia básica y usamos modelos numéricos aplicados a problemas que no tienen una aplicación directa en la sociedad. Pero el hecho de necesitar tecnología de punta y de formar recursos humanos para manejar esa tecnología también es una contribución que, estoy convencida, hacemos a la comunidad. Esa tecnología, esos recursos informáticos que yo uso tienen aplicación en otras áreas”, dice Patricia Tissera.

  Es necesario comprender que el manejo de una tecnología de punta genera conocimiento que luego se puede aplicar en otras direcciones. “Sería bueno que la gente se dé cuenta de eso y que todos los que tenemos necesidad de las mismas herramientas tecnológicas podamos contribuir y beneficiarnos mutuamente», concluye. “Por eso, aunque la línea principal de investigación de HOPE sea la Astronomía y la Física del Espacio, es una herramienta que puede servir para medicina, para climatología... Creo que incentivando la colaboración con esas otras áreas se podrá desprender la transferencia hacia la sociedad”.