TEMES

HPC: el gran cervell

Parlem de supercomputació

Potser és el primer cop a la vida que llegiu les sigles HPC, i potser si us dic high performance computing no us estic ajudant gaire.

Quan parlem de high perfomance computing, o computació d’alt rendiment (supercomputació, de manera abreujada), ens referim al fet d’incrementar el poder computacional de tal manera que n'obtinguem un rendiment molt més alt del que esperaríem amb un ordinador de taula estàndard, per tal de poder resoldre problemes molt grans en ciència i enginyeria. Per a això no utilitzem un ordinador, sinó que utilitzem un superordinador.

Com funciona un superordinador?

Una bona manera d’entendre com funciona un superordinador és saber què hi ha dins seu. Un superordinador té exactament els mateixos components que qualsevol ordinador que tingueu a casa, però simplement en té molts més. En aquest sentit, podríem dir que un superordinador són molts ordinadors junts... moltíssims!

En HPC, en lloc de parlar d’ordinadors parlem de grups d’ordinadors. De cada grup en diem clúster, i dels “ordinadors” que componen el clúster en diem nodes. Per a la gent de l'HPC, un clúster és com un ordinador. Aquí pensem en gran! Generalment un clúster té entre 16 i 64 nodes, que estan connectats entre ells.

La idea de l’HPC és el treball en equip: tots el nodes treballen junts per resoldre un problema molt gran que amb un ordinador estàndard no podríem resoldre, ja sigui per falta de memòria o perquè ens passaríem mesos (o anys!) esperant que acabés de calcular. I, com en el cas de les persones, tot treball en equip requereix que les parts parlin entre elles per minimitzar la feina i optimitzar els resultats. Els nodes parlen entre ells mitjançant xarxes d’alta velocitat, i perquè aquesta comunicació sigui molt ràpida no parlen un a un, sinó en paral·lel, de manera que el superordinador funciona com una sola màquina.

I quins problemes es resolen amb un superordinador?

Ara bé: realment hi ha problemes tan i tan grans que no puguem resoldre amb un ordinador estàndard i molta paciència? Quin tipus de coses es calculen amb un superordinador? Més endavant us parlaré d’algunes d'aquestes coses, però en l’àmbit de la recerca i l'aplicació científica la supercomputació està esdevenint un requeriment essencial. 

Els problemes actuals requereixen una gran quantitat de dades a tractar en molt poc temps. Alguns exemples són:

  • Predir la direcció de les cendres d’un volcà que acaba d’entrar en erupció per tal de, per exemple, poder cancel·lar o canviar la trajectòria dels vols.
  • Simular processos turbulents, com la combustió, on intervenen milers de reaccions químiques que interaccionen amb el flux de calor, i crear un comportament turbulent a diferents escales temporals i espacials. La quantitat de dades i el procés multiescala fan que sigui impossible de calcular en un ordinador convencional.
  • Reproduir un batec del cor i estudiar la influència dels medicaments. La simulació cardíaca és extremadament complexa, primerament per la geometria del cor en si, que requereix molta precisió, i també pels processos bioquímics que hi succeeixen en un instant tan petit de temps com és un batec.

 I podria fer una llista d’aplicacions que no us arribeu a imaginar... però d’això ja n'anirem parlant. 

Superordinador Marenostrum IV (BSC)

Imatge del Marenostrum IV, el superordinador més potent d'Espanya, al Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS)

Contacta amb Divulcat