La inform\u00e1tica se ha convertido en una herramienta irremplazable para muchos \u00e1mbitos, entre ellos la ciencia. La investigaci\u00f3n en \u00e1reas como la f\u00edsica, la astrof\u00edsica, la biolog\u00eda o la geograf\u00eda implica tener que recabar, organizar y trabajar con ingentes cantidades de datos cuya gesti\u00f3n excede las capacidades de los ordenadores dom\u00e9sticos. Es ah\u00ed donde entra en juego la Computaci\u00f3n de Altas Prestaciones (CAP), mediante la cual se combina el uso de m\u00e1quinas mucho m\u00e1s potentes con c\u00f3digo muy refinado que permite explotar al m\u00e1ximo las capacidades de los procesadores dedicados a esos c\u00e1lculos.<\/p>\n
Un grupo de investigaci\u00f3n del Departamento de Ingenier\u00eda Inform\u00e1tica y de Sistemas de la Universidad de La Laguna lleva algo m\u00e1s de un a\u00f1o desarrollando un proyecto denominado SHAPPEE, acr\u00f3nimo de Sistemas Heterog\u00e9neos y de Altas Prestaciones: Programabilidad y Eficiencia Energ\u00e9tica, si bien tiene experiencia en este \u00e1mbito desde finales de los a\u00f1os noventa. Cuenta con unos 60.000 euros de financiaci\u00f3n para tres a\u00f1os a trav\u00e9s del programa de proyectos de Excelencia del Ministerio de Econom\u00eda, Industria y Competitividad.<\/p>\n
El investigador principal del proyecto es Francisco Almeida, con la colaboraci\u00f3n de Vicente Blanco como co-responsable, con quien pudimos hablar sobre esta investigaci\u00f3n en su despacho de la Facultad de Ciencias. En total, son cinco los investigadores que conforman el n\u00facleo principal del proyecto, con la colaboraci\u00f3n de becarios y doctorandos para aspectos puntuales.<\/p>\n
Programabilidad y gesti\u00f3n energ\u00e9tica<\/strong><\/p>\n La CAP es un \u00e1mbito que suscita mucho inter\u00e9s y, por tanto, hay mucha investigaci\u00f3n al respecto, por lo que resultaba oportuno dilucidar qu\u00e9 es aquello que distingue a SHAPPEE de otros proyectos de esta \u00e1rea. Blanco explica que la raz\u00f3n de su inter\u00e9s es que se centra en dos aspectos sobre los que el equipo de investigaci\u00f3n de la Universidad de La Laguna tiene ya experiencia: la programabilidad y la gesti\u00f3n de la eficiencia energ\u00e9tica de este tipo de computaci\u00f3n.<\/p>\n Sobre el primero de ellos, se\u00f1ala que los equipos destinados a CAP son sistemas complejos y, normalmente, heterog\u00e9neos, es decir, con elementos de c\u00f3mputo que son distintos: \u201cHay procesadores de prop\u00f3sito general, como los que tenemos en nuestro escritorio en los PC normales, o tenemos tambi\u00e9n procesadores especializados, que permiten acelerar el c\u00f3mputo. Uno de ellos, de los m\u00e1s que se habla en la actualidad, son las GPU, que en realidad son unos aceleradores de c\u00f3mputo que vienen del mundo gr\u00e1fico\u201d.<\/p>\n De hecho, Blanco se\u00f1ala que este tipo de aceleradores provienen, curiosamente, del mundo del videojuego, que requiere una gran capacidad de c\u00e1lculo para reproducir correctamente los gr\u00e1ficos y animaciones que este tipo de productos de ocio. \u201cMuchos investigadores se dieron cuenta de que ese tipo de dise\u00f1o val\u00eda muy bien para hacer tambi\u00e9n lo que llamamos c\u00f3mputo de prop\u00f3sito general, que son c\u00e1lculos cient\u00edficos, b\u00e1sicamente. As\u00ed, las compa\u00f1\u00edas de hardware que trabajan en este campo han reciclado sus arquitecturas para para trabajar en el mundo CAP\u201d.<\/p>\n En cuanto al segundo aspecto, el consumo energ\u00e9tico, el investigador apunta que estas m\u00e1quinas dedicadas a CAP consumen muchos recursos. \u201cPor la evoluci\u00f3n de la tecnolog\u00eda y por el crecimiento que est\u00e1n teniendo, ahora mismo podemos hablar de m\u00e1quinas como la Sunway TaihuLight en China, que es actualmente la m\u00e1s potente del mundo y consume 15,3 megavatios, es decir, la quita parte de lo que produce la central el\u00e9ctrica de La Palma (Los Guinchos) que tiene una potencia instalada de 88 megavatios\u201d. Por ello, una de las tareas abordadas es desarrollar t\u00e9cnicas que hagan que los c\u00f3digos ejecutados por esas m\u00e1quinas las aprovechen de forma eficiente y consuman lo menos posible.<\/p>\n Este alto consumo se debe, en gran medida, por la propia dificultad y larga duraci\u00f3n de los c\u00e1lculos cient\u00edficos que deben ejecutar. \u201cPor ejemplo, una predicci\u00f3n meteorol\u00f3gica tarda unas cuantas horas, por eso hacerlas m\u00e1s all\u00e1 de tres d\u00edas es complicado. Si te conectas a la Agencia Estatal de Meteorolog\u00eda (AEMET), ver\u00e1s que tienes predicciones de dos o tres d\u00edas, m\u00e1s all\u00e1 es dif\u00edcil. Y esto es as\u00ed porque son necesarios unos datos que van cambiado a lo largo del tiempo. Para calcular a diez d\u00edas vista, tardar\u00edas mucho tiempo y, adem\u00e1s, entre medias ir\u00edan cambiado las condiciones, que vendr\u00edan a ser las entradas de esos algoritmos. No es viable\u201d.<\/p>\n Tanto los desarrolladores de hardware como los programadores est\u00e1n refinando cada vez m\u00e1s la maquinaria y los c\u00f3digos que se ejecutan en ella, por lo que podr\u00eda parecer que el problema del rendimiento tendr\u00e1 soluci\u00f3n en el futuro. Sin embargo, Blanco explica que siempre estar\u00e1 presente: \u201cLa CAP es un entorno sin fin. Si puedes construir un ordenador s\u00faper grande, siempre va a haber un problema que sea a\u00fan mayor. Por ejemplo, pasa en f\u00edsica de part\u00edculas, donde hay unas simulaciones en las que se puede llegar solamente hasta un cierto tama\u00f1o porque no tenemos memoria ni recursos inform\u00e1ticos suficientes para simularlos\u201d.<\/p>\n Investigaci\u00f3n b\u00e1sica<\/strong><\/p>\n El proyecto SHAPPEE est\u00e1 siendo abordado principalmente desde la programaci\u00f3n, no desde el hardware. \u201cLo que hacemos es dise\u00f1ar algoritmos para ejecutar en estos computadores y, sobre todo, dise\u00f1ar herramientas de programaci\u00f3n que faciliten la labor. Uno de los problemas que hay con este tipo de arquitecturas heterog\u00e9neas es que programarlas no es f\u00e1cil, tienes que ser un programador especializado para sacarle toda la potencia de c\u00f3mputo que poseen esas m\u00e1quinas\u201d, explica Blanco.<\/p>\n Por tanto, pese a su componente tecnol\u00f3gico, este proyecto se engloba en el \u00e1mbito de la investigaci\u00f3n b\u00e1sica de apoyo a cient\u00edficos, destinada a generar software libre. \u201cQueremos desarrollar un compilador, un traductor de c\u00f3digo que permita generar c\u00f3digo paralelo para diferentes arquitecturas, ya sea en dispositivos m\u00f3viles o en CAP, que sea eficiente a partir de una especificaci\u00f3n sencilla y que pueda ser utilizada por una persona no experta\u201d.<\/p>\n A este respecto, conviene recordar que muchos de los investigadores que utilizan CAP son cient\u00edficos que, si bien saben programar, no saben hacerlo de manera avanzada para optimizar el c\u00f3digo a la arquitectura en la que est\u00e1n trabajando. \u201cVenimos a ser investigadores de apoyo para este tipo de problemas en el entorno de la CAP. La inform\u00e1tica se aplica a muchos campos y nosotros tenemos que adaptarnos al problema concreto. Lo curioso es que muchos problemas, desde el punto de vista de la computaci\u00f3n son parecidos y, por tanto, los algoritmos que se utilizan tambi\u00e9n son similares\u201d.<\/p>\n De este modo, una de las tareas que aborda el proyecto es la creaci\u00f3n de lo que el investigador denomina un \u201ctraductor de c\u00f3digo\u201d, t\u00e9rmino que prefiere al m\u00e1s extendido de \u201ccompilador\u201d. \u201cLo llamo as\u00ed\u201d, reflexiona, \u201cporque lo que trabajamos es la traducci\u00f3n fuente a fuente. Es decir: un c\u00f3digo fuente se transforma en otro c\u00f3digo fuente m\u00e1s optimizado para luego compilarlo y ejecutarlo en la m\u00e1quina de destino\u201d.<\/p>\n Otro factor que se est\u00e1 considerando es la escalabilidad de los c\u00f3digos: \u201cSi somos capaces de construir una m\u00e1quina mayor, \u00bfnuestros algoritmos est\u00e1n preparados para escalar? Es lo que llamamos ultrascale computing<\/em>: no se ha construido esa m\u00e1quina, pero se construir\u00e1, as\u00ed que ya hay que ir pensando qu\u00e9 va a pasar con nuestras aplicaciones\u201d. Tambi\u00e9n se est\u00e1 estudiando la posibilidad de aplicar parte de estos hallazgos en dispositivos m\u00f3viles.<\/p>\n La mayor\u00eda de los desarrollos que se est\u00e1n produciendo son de libre disposici\u00f3n, mayoritariamente publicados en la plataforma GitHub, en donde ya se ha puesto a disposici\u00f3n p\u00fablica, por citar un caso, una librer\u00eda de medida de energ\u00eda que se utiliza en varios contextos.<\/p>\n Esa producci\u00f3n de software, m\u00e1s las publicaciones que se realicen en revistas y las participaciones en congresos y reuniones cient\u00edficas, son los materiales que formar\u00e1n parte de la memoria final del proyecto, que deber\u00e1 presentarse en 2019. Pero antes habr\u00e1 que elaborar una memoria a mitad del proceso, explicando c\u00f3mo est\u00e1n evolucionando los trabajos a partir de los objetivos planteados. \u201cSon proyectos de investigaci\u00f3n abiertos; hay veces que en alg\u00fan aspecto no consigues lo que esperas, o a veces descubres algo nuevo y llegas a alguna conclusi\u00f3n distinta a lo que te hab\u00edas plantado. \u00a1Es lo interesante de la investigaci\u00f3n!\u201d.<\/p>\n Gabinete de Comunicaci\u00f3n<\/strong><\/p>\n <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" La inform\u00e1tica se ha convertido en una herramienta irremplazable para muchos \u00e1mbitos, entre ellos la ciencia. 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