Centro Nacional de Supercómputo, herramienta científica en el Ipicyt

La investigación científica y tecnológica tiene una estrecha relación con herramientas informáticas de gran capacidad de procesamiento, como las que ofrece el Centro Nacional de Supercómputo (CNS).

Perteneciente al Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica (Ipicyt), este laboratorio nacional del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) coadyuva en el cálculo matemático de investigaciones de diversas áreas del conocimiento a fin de que se realicen con certeza y velocidad.

El uso de supercomputadoras ha impactado significativamente en áreas de ingeniería, medicina, geofísica, geografía, química, astronomía, ciencias nucleares, ciencias de la atmósfera, por citar solo algunas, debido a que permite procesar de manera simultánea grandes volúmenes de información.

De acuerdo con el artículo “Supercómputo: aplicaciones y retos en la era digital“, publicado por la Revista Digital Universitaria de la UNAM, el uso de esta herramienta ayuda a explicar la estructura del universo y el comportamiento de los átomos, así como diseñar fármacos o la aerodinámica de los aviones, de ahí que se le considere como uno de los pilares en el avance del conocimiento científico.

El doctor Moisés Torres Martínez, coordinador general del CNS, señala que aunque el término supercómputo lo desconozca la población no significa que no deba dársele todo su valor, debido a que de este depende el crecimiento y desarrollo de las naciones.

En entrevista para la Agencia Informativa Conacyt detalla que las aplicaciones del cómputo de alto rendimiento impactan en la vida cotidiana de la gente ya que permiten analizar el clima, fenómenos planetarios o sismos; en simulaciones del cuerpo humano y en áreas de la salud, así como en impactos industriales como pozos petroleros.

Es así, abunda, que su aportación repercute en la dinámica económica y en el desarrollo de las naciones.

Inicios prometedores

El proyecto del Centro Nacional de Supercómputo se perfiló en marzo de 2003 a través de un convenio de colaboración entre el Ipicyt, el Conacyt y el Texas Advanced Computing Center de la Universidad de Texas, institución que donó una supercomputadora Cray T3E con un rendimiento teórico de 160 gigaflops.

El doctor Juan Manuel Sánchez, de la Universidad de Texas, recuerda que la donación fue la semilla para que surgiera el CNS y se afianzara la colaboración entre ambas instituciones, que inició por la relación científica en común entre él y el doctor José Luis Morán López quien, como investigador del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), acudía con eventualidad a la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, antes de que se creara el Ipicyt.

A este proyecto se sumó el gobierno del estado de San Luis Potosí para la construcción del edificio que lo albergaría, cumpliendo con parámetros de acondicionamiento.

Tras un análisis de costo-beneficio del Cray T3E, se concluyó que era más rentable adquirir una máquina de supercómputo de nueva generación, por lo que se negoció con el fabricante para tomar a cuenta el equipo donado para la adquisición de otro con un rendimiento cercano a un teraflops (equivalente a un billón de operaciones de punto flotante por segundo) y cuyo costo contribuyó a solventar el gobierno estatal. A esta máquina se le llamó Un Potosí, en referencia a la actividad minera de la entidad; a la que se sumó Argentum con capacidad de procesamiento de 6.2 teraflops.

El CNS fue inaugurado el 4 de agosto de 2006 con el propósito de atender las necesidades de la comunidad científica. Tras ser beneficiario de una convocatoria de Laboratorios Nacionales, fue registrado y reconocido como tal ante el Conacyt y el Ipicyt un año después.

La calidad del trabajo que se desarrolló le permitió en 2008 firmar su primer contrato utilizando recursos de supercómputo con la iniciativa privada, una tendencia que ha ido consolidando incluso con el ámbito gubernamental y que le ha redituado en ingresos propios para mantenerse en operación como un centro de vanguardia tecnológica.

En el 2013 comenzó operaciones la Thubat-Kaal, una supercomputadora con capacidad de procesamiento de 107 teraflops que está posicionada entre los 500 equipos más poderosos del mundo (de acuerdo con la lista de la organización TOP500) y entre los primeros lugares a nivel Latinoamérica.

Bajo esta directriz de crecimiento, el año pasado —con recursos provenientes de la convocatoria para la Consolidación de Laboratorios Nacionales— adquirió un nuevo sistema de almacenamiento. A la par fue clausurada la Argentum que ha sido destinada a pruebas internas, a capacitación de becarios y para el monitoreo de redes.

A nueve años de su creación, el CNS se ha afianzado como una unidad que provee soluciones en supercómputo, informática y redes que desarrolla proyectos de alto impacto en los sectores científico, educativo, privado y gubernamental.

Academia, industria y gobierno

Por su carácter de laboratorio nacional, el CNS permite el acceso de investigadores de todo el país al supercómputo para el procesamiento de la información de forma remota.

“Proveemos acceso a investigadores del país que necesitan poder de procesamiento, ellos pueden ser del sur o el norte del país porque usan la máquina remotamente para obtener resultados de las investigaciones que están realizando, estas son multidisciplinarias, cubre casi todas las áreas de la ciencia que se ejecutan en el país”, señala.

A la par, los servicios ofertados también están encaminados a la industria y los distintos órdenes de gobierno para darles soluciones en tecnologías de información, que pueden ir desde el desarrollo de software o telecomunicaciones.

“Esos servicios, obviamente, son para mantener en operación el Centro Nacional de Supercómputo debido a que 95 por ciento de nuestros recursos son autogenerados”, dice.

Doctor en Administración Educativa por la Universidad de California, Los Ángeles, y Universidad de California, Irvine, Torres Martínez refiere que han desarrollado modelaciones en diversas áreas, por ejemplo en proyectos de investigación de pronóstico del clima (weather research forecast) o sobre problemas matemáticos que requieren procesar cálculos para determinar algoritmos que los investigadores han desarrollado.

En astronomía, han acompañado a investigadores que analizan ciertos datos para determinar la distancia entre las estrellas; así como en el observatorio HAWC (siglas en inglés de High Altitude Water Cherenkov), el cual obtiene rayos gamma del cielo y a través del procesamiento de supercómputo se genera información que es analizada en las investigaciones.

Han colaborado con el Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE), Universidad Autónoma de Baja California, Universidad de Chiapas, Universidad de Guadalajara, Instituto Politécnico Nacional (IPN), Universidad Autónoma de Puebla, Universidad de Sonora y la Universidad de Colima, por mencionar solo algunas de las más de cien que utilizan el CNS.

En la parte de la industria, se realizan modelajes para mejorar los productos de las empresas que se acercan; por ejemplo, con la compañía Mabe “modelamos una parte de estufas en donde el calor se concentra porque el cliente quería cerciorarse que no fuera a ocurrir una explosión en la estufa; así hicimos cálculos del calor”, dice.

Algunos casos de éxito de la colaboración con instancias de gobierno son la creación y alojamiento de los portales de Internet federal y estatales del proyecto Habilidades Digitales para Todos, que suscribieron con la Secretaría de Educación Pública (SEP); en tanto que con el Instituto Nacional de Evaluación Educativa (INEE) ofrecieron servicios para la aplicación piloto del Programa Internacional para la Evaluación de Estudiantes (PISA, por sus siglas en inglés), de la prueba que se realiza en computadora.

Por más procesamiento

La Thubat-Kaal es la cuarta máquina más poderosa del país, con capacidad de procesamiento de 107 teraflops. La más poderosa es la llamada Abacus, hospedada en el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados, seguida de la que está en el Laboratorio Nacional de Supercómputo (LNS) en la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP); en tercer sitio se ubica la Miztli, la supercomputadora de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y detrás la del Ipicyt.

De acuerdo con el doctor Torres Martínez, la suma de estos equipos y de los existentes en el país hacen que México tenga una capacidad de procesamiento de 800 teraflops.

“Esa capacidad no es suficiente para un país cuya economía va creciendo y que requiere poder de cómputo para hacer avanzar su desarrollo e investigaciones que impacten en la economía”, señala.

Quien fuera coordinador de Casas Universitarias-USA en el sistema de universidad virtual de la Universidad de Guadalajara, refiere que lo deseable sería contar con 20 petaflops para cumplir la demanda de la investigación y la industria.

“Un petaflops tiene mil teraflops y nosotros solo tenemos procesamiento de 800 teraflops. Pero lo importante aquí no es tener ese mínimo aún, sino ir incrementando la capacidad gradualmente mientras vamos preparando e incrementando los recursos humanos que manejen esos sistemas de alto rendimiento en el país”, considera.

Y es que, dice, gran parte de la industria nacional necesita poder de procesamiento para resolver problemas y lo hace fuera del país porque no han tenido acceso o el conocimiento de que eso se puede realizar aquí con las supercomputadoras que existen.

“Si tuviéramos más poder de procesamiento en el país y siguiéramos fortaleciendo esas alianzas con la industria, se vería un impacto en las economías locales donde se encuentran los centros de supercómputo y estaríamos manteniendo trabajos del conocimiento para una economía basada en el conocimiento”, explica.

Y pone como ejemplo el desempeño que en los últimos años han tenido países como China, que hace 15 años no tenía una supercomputadora en su territorio y hoy en día tiene la más poderosa del mundo con 33 teraflops, el equivalente a tres mil de lo que posee México.

El rezago en supercómputo es una constante en América Latina, refiere el doctor Juan Manuel Sánchez, pues dice que en la región no hay una máquina que esté entre las primeras 100 más poderosas del mundo; la más rápida está en Brasil en la posición 120.

“Se está produciendo una brecha entre Asia, Estados Unidos y Europa con América Latina en un área que es crítica para la competitividad que, si bien es un reto, también es un área de oportunidad ya que existen entidades como el Centro Nacional de Supercómputo que contribuyen a que se cierre un poco esa brecha que crece a pasos agigantados”, asegura.

No obstante, indica, el supercómputo en el Ipicyt ha ido evolucionando tal y como ha ocurrido en la Universidad de Texas que en el último decenio ha tenido una máquina que se ubica en las diez primeras en el mundo.

“En este momento tenemos una que es la número ocho mundial, cuando la instalamos dos años atrás era la número cuatro y se va a reemplazar en 2016 para que nos ponga nuevamente en la posición tres o cuatro”, agrega.

Retos

El coordinador general del Centro Nacional de Supercómputo refiere que uno de los mayores retos en el supercómputo en México es la formación de recursos humanos, porque existe gran rezago de personas que tienen la formación para trabajar en esta área.

Y es que se requieren programadores y técnicos con conocimiento en sistemas de alto rendimiento, así como técnicos que puedan trabajar con investigadores como mediadores entre la máquina y la investigación que se realice.

Al respecto, el CNS se ha dado a la tarea de formar a su propio personal y un ejemplo de ello es que han firmado convenios con la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, la Universidad Politécnica de Aguascalientes y el Instituto Tecnológico de San Luis Potosí, que les envían a sus egresados en tecnologías de información a quienes capacitan en esas áreas. En estos nueve años se han capacitado cerca de 100 jóvenes, de los cuales algunos siguen colaborando y otros se desarrollan en otras organizaciones.

Fuente: CONACYT.