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El Premio Gordon Bell por simular el interior de la Tierra

El ganador del premio de la ACM, Gordon Bell, fue para quien logró una simulación realista de las actuales condiciones del interior de la Tierra....

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El ganador del premio de la ACM, Gordon Bell, fue para quien logró una simulación realista de las actuales condiciones del interior de la Tierra. Esto se llevó a cabo en la Conferencia Anual de Supercómputo que se llevó a cabo en Austin, Texas. El premio consta de 10,000 dólares, y fue fundado por Gordon Bell, un pionero en el cómputo en paralelo y de alto desempeño. Se entrega cada año para reconocer un logro destacado en precisamente, el cómputo de alto desempeño.

De acuerdo con la ACM: “El propósito del premio es llevar cuenta del progreso que va teniendo el cómputo en paralelo, con énfasis particular en la innovación, aplicando el cómputo de alto desempeño en ciencia, ingeniería y un el análisis de una gran escala de datos”. Este premio 2015 se ha dado a diez investigadores: Costas Bekas , Alessandro Curioni, Omar Ghattas, Michael Gurnis, Yves Ineichen, Tobin Isaac, A. Cristiano I. Malossi, Johann Rudi, Peter W. J. Staar, Georg Stadler. Los científicos, cuyo artículo tiene como título: ‘An Extreme-Scale Implicit Solver for Complex PDEs: Highly Heterogeneous Flow in Earth’s Mantle’, están afiliados a la Universidad de Texas, en Austin, a IBM Research, la Universidad de Nueva York y el Cal Tech, y juntos se han involucrado en esta investigación que es un paso importante para poder predecir con más precisión los terremotos y las erupciones volcánicas.

Para ello, usaron la supercomputadora Sequoia IBM BlueGene/Q, localizada en el Laboratorio Nacional en Lawrence, Livermore, la cual es una de las supercomputadoras más rápidas en el planeta. De acuerdo a IBM, el reto central en diseñar una simulación realista del núcleo de la Tierra, incluyendo el flujo del manto, es los billones de variables que fueron requeridos para producir un modelo preciso por computadora, considerando desde el grosor de las placas tectónicas y la viscosidad del manto.

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Hace apenas un par de años, la mayoría de los expertos consideraban las simulaciones del manto literalmente inconcebibles. Sin embargo, este equipo desarrolló una serie de algoritmos y un enfoque matemático llamado un resolutor implícito para simular las características topográficas más extremas en la superficie de la Tierra por vez primera. En el resumen del artículo que presentaron indican: “Para maximizar la precisión y minimizar el tiempo de ejecución, el resolutor incorpora un número de avances, incluyendo adaptividad agresiva de multiárboles octales, mezclados con discretización contínua/discontínua, entre otras técnicas matemáticas. […] Demostramos que -contrario a la opinión generalizada- el resolutor implícito puede ser diseñado para escalar hasta 1.5 millones de núcleos, para muchísimas condiciones severamente no lineales, anisotrópicas, etcétera.”.

Uno de los galardonados, Omar Ghattas, Profesor de Ciencias Geológicas y de Ingeniería Mecánica, así como Director de las Geociencias computacionales en el Instituto de Ingeniería Computacional y Ciencias, de la Universidad de Texas, comentó: “Aunque se piensa que el resolver eficientemente ecuaciones altamente no lineales, en millones de núcleos, no es posible, demostramos que con un cuidadoso rediseño de discretización, algoritmos, resolutores e implementación, la meta es posible”. Por su parte, Costas Bekas, gerente de las Fundaciones de Soluciones Cognitivas, de IBM Research, en Zurich, Suiza, añadió: “Hemos empezado apenas a demostrar y a explorar como la gran cantidad de datos (el Big Data), los algoritmos avanzados y el supercómputo, puede combinarse para simular de forma realista las fuerzas de la Naturaleza más extremas, no lineales, heterogéneas”.

La simulación se desarrolló en Sequoia, que consiste en 96 racks de IBM BlueGene/Q, llevando al desempeño pico teórico de 20.1 petaflops. Cada rack contiene 1,024 nodos, que hospedan 18 chips procesadores POWER, diseñados para el trabajo de grandes cantidades de datos, corriendo a 1.6 GHz.

Referencias:

ACM Gordon Bell Prize 
“An Extreme-Scale Implicit Solver for Complex PDEs: Highly Heterogeneous Flow in Earth’s Mantle 

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