Ciencia Quimica | Supercomputador Personal : Potencia de cálculo sostenible

Computadores de sobremesa tan potentes, que podrían considerarse supercomputadores,  con una capacidad de cálculo sin precedentes en este tipo de máquina de reducido tamaño, son ya una realidad al alcance de la mayoría de los científicos e ingenieros.

En este post informaré de las aplicaciones inmediatas que se les pueden dar a estos ingenios y específicamente a la computación GPU paralela y explicar las razones para tener muy en cuenta su introducción en nuestro quehacer diario .¿En qué disciplinas podría tener aplicación el uso de un supercomputador de sobremesa?

Las aplicaciones de un supercomputador personal son muy variadas, y en la medida que el número de aplicaciones  en CUDA va creciendo, va aumentando su aplicabilidad.

Así por ejemplo ya es posible encontrar numerosas aplicaciones para  Química, Simulación Atmosférica, Predicción climática, Ciencias del espacio, Explotación de gas y petróleo, Finanzas computacionales, Robótica, Bioinformática, Dinámica Molecular…

En química computacional , por ejemplo, una simulación molecular típica de cierta complejidad en la aplicación  NWChem pasa de un promedio de 4.6 días usando tan solo la capacidad del procesador a los 27 minutos utilizando las GPU. Análogamente, existe una disminución extraordinaria del tiempo de obtención de respuesta en los todos los  casos.

supercomputador personal

A la vista de los espectaculares resultados obtenidos por la computación GPU paralela mediante el uso de potentes tarjetas gráficas y el lenguaje CUDA, se está realizando la transición a sistemas de computación multi núcleo. Las razones para ello son diversas, pero entre otras podemos señalar las siguientes:

Los problemas a los que se enfrenta la ciencia, han alcanzado una complejidad tal, que es preciso buscar nuevas formas de acelerar el trabajo se los equipos de investigación.

Con el rendimiento paralelo de hasta 1600 núcleos, capaces de realizar una computación multi hilo concurrente, pueden obtenerse respuestas precisas mucho más rápidamente.

Desde el punto de vista del consumo energético la configuración de los computadores de sobremesa  suministra un enorme avance en la relación cálculo/consumo

El coste de uno se estos sistemas de supercomputacion personal hace ahora posible su adquisición incluso para su uso individual

Ahora es posible realizar alta densidad de computación sobre la mesa del investigador o en  su despacho, en lugar de en un centro de cálculo. Este hecho posibilita a aquellas organizaciones preocupadas por el consumo energético una excelente elección para obtener su nivel computacional deseado evitando la construcción, mantenimiento y costo energético de un centro de datos. Por ejemplo, algunos de los supercomputadores que he diseñado y construido tienen un consumo máximo de 1250 W, equivalente a algo menos de 13 bombillas de 100 W y un costo de inversión entre 3.000 y 14.500€. Facilidad para el desarrollo de aplicaciones informáticas específicas

El entorno de programación en CUDA C simplifica la programación multinúcleo y mejora el rendimiento liberando de actividades computaciones intensivas a la CPU, mediante el enrutamiento hacia la GPU. Esto permite a los desarrolladores utilizar las GPUs NVIDIA para resolver los más complejos e intensos desafíos computacionales, tales como, secuenciación de proteínas, dinámica molecular, análisis financiero, análisis estructural y muchos otros.

Dado el rápido avance que está experimentando el desarrollo de aplicaciones en múltiples disciplinas científicas y de ingeniería, es evidente que los equipos de científicos e ingenieros tienen ahora en el superordenador de sobremesa, un poderoso aliado en su quehacer diario. “Las GPU han evolucionado hasta el punto de que muchas aplicaciones del mundo real se implementan fácilmente en ellas y corren mucho más rápido que en sistemas multi-core. las arquitecturas informáticas del futuro serán sistemas híbridos con núcleos GPU en paralelo trabajando en conjunto con CPUs multi-core. ‘