La revista profesional sobre tecnología y transformación digital
APERTURA 8. MareNostrum 2
Europa en la carrera por liderar la computación exaescala

Teresa G. Cervero García,  Dayana Fernandes Muzzetto, Borja Pérez Pavón y Daniel Jiménez Mazure

Dra. Ingeniera de Telecomunicación; European Exascale Accelerator (proyecto MEEP). Barcelona Supercomputing Center (BSC); Máster en Negocios Internacionales; Oficina de difusión de proyectos europeos. Barcelona Supercomputing Center (BSC); Dr. en Ciencia y Tecnología; European Exascale Accelerator (proyecto MEEP). Barcelona Supercomputing Center (BSC); . Ingeniero de Telecomunicación; European Exascale Accelerator (proyecto MEEP). Barcelona Supercomputing Center (BSC).

Europa en la carrera por liderar la computación exaescala

Europa está apostando por posicionarse como un referente tecnológico. En el área del diseño y desarrollo de dispositivos de computación la tarea no es fácil. Sin embargo, ya se han dado los primeros pasos en esta dirección en computación de altas prestaciones y España tiene mucho que aportar al respecto. Proyectos como MEEP son una muestra de ello.

 

 

 

 

El incremento de la potencia de computación, las altas capacidades de almacenamiento, el abaratamiento de los costes y unas redes de comunicación cada vez más rápidas y estables han propiciado que prácticamente todo haya sido digitalizado: la música, las películas, los libros, las noticias… y la lista no deja de crecer. Estos avances han provocado un movimiento disruptivo en varios sectores económicos, favoreciendo una transición del mundo de los productos físicos a un modelo basado en servicios: PaaS (Platform as a Service), IaaS (Infrastructure as a Service), SaaS (Software as a Service), CaaS (Code as a Service), y NaaS (Network as a Service). Todos estos modelos tienen un elemento común: los datos. Vivimos en un mundo dominado por los datos, y la batalla por extraer información de ellos se desarrolla a la sombra de gran parte de la sociedad.

La supercomputación

El COVID-19 ha dado más visibilidad y creado una mayor consciencia de la importancia que juega el dato en nuestra realidad actual. Se están democratizando términos como el Big Data, Data Analytics, Machine Learning o Inteligencia Artificial, entre otros. Todos ellos tienen en común la ingente cantidad de datos que generan y que hace falta procesar. ¿Cómo es posible extraer información de valor de la avalancha de datos que se generan por segundo? La métrica es la capacidad de cómputo; y la respuesta, la supercomputación.

 

¿Qué papel juega Europa en todo lo relativo a la supercomputación? El continente europeo no es ajeno a esta nueva realidad. Existe una apuesta clara en este sentido, que se materializa en la existencia de una red europea de supercomputación. Desafortunadamente, para encontrar las tecnologías de vanguardia en esta materia hay que mirar fuera de las fronteras europeas: Asia y Estados Unidos. ¿Qué supone esto? Que Europa tiene una alta dependencia tecnológica de terceros. Hecho que no ha supuesto un freno para la evolución del HPC, pero sí un hándicap.

El COVID-19 ha supuesto un estímulo importante para la toma de decisiones en Europa, favoreciendo que se refuercen las bases para construir una apuesta ambiciosa y real por la independencia tecnológica. La meta es convertir a Europa en un referente tecnológico mundial, creando y consolidando una posición tecnológica de alto impacto social. La apuesta es ambiciosa y supone un esfuerzo encomiable.

Muestra de esta deriva son las iniciativas activadas en los últimos años, entre las que cabe destacar el nuevo programa European High Performance Computing Joint Undertaking [EuroHPC JU].

El BSC es un ejemplo claro del compromiso por contribuir a visibilizar y posicionar en el mapa mundial la tecnología europea

La investigación en España

Este posicionamiento requiere de un trabajo paulatino, que inició su andadura hace algún tiempo en distintos países europeos. En este sentido, España no sólo cuenta con centros de investigación decididos a apostar de manera clara e inquebrantable por esta línea de trabajo, sino también con la Red Española de Supercomputación (RES), que ofrece múltiples nodos de computación distribuidos por todo el territorio nacional.

De esta red cabe destacar la relevancia del nodo ubicado en el Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), a través del supercomputador MareNostrum 4.

El BSC-CNS se creó oficialmente en 2005, fruto de colaboraciones entre administraciones públicas. Se trata de un centro de investigación de reconocido prestigio especializado en computación de altas prestaciones (HPC) y que, desde sus inicios, desarrolla un papel muy activo en el fomento de la HPC en España y en Europa. Desde sus comienzos la institución no ha dejado de crecer, con la misión de investigar, gestionar y transferir tecnología y conocimiento en el área de HPC.

El BSC es un ejemplo claro del compromiso por contribuir a visibilizar y posicionar en el mapa mundial la tecnología europea. Un ejemplo relevante es el nuevo Laboratorio Europeo de Arquitecturas Abiertas (LOCA) como base para la colaboración público-privada en estas tecnologías.

Las tecnologías avanzan a un ritmo vertiginoso y las necesidades de cómputo son cada vez mayores

Pero el camino es largo, las tecnologías avanzan a un ritmo vertiginoso y las necesidades de cómputo son cada vez mayores. De ahí la importancia de MareNostrum 5, un supercomputador que otorgará la oportunidad de avanzar innegablemente hacia la era de la computación exaescala. Esto se traduce, tal y como refleja en la tabla adjunta, en una capacidad de cómputo inimaginable hace pocos años.

El proyecto MEEP

Logotipo del proyecto MEEP

Pero la capacidad de cómputo por si sola no es nada. Requiere de todo un ecosistema completo y complejo. Como parte de la infraestructura necesaria para ayudar en el diseño y desarrollo de procesadores y aceleradores para superordenadores impulsados por la Comisión Europea, el MareNostrum 5 acogerá una plataforma experimental para desarrollar y testear tecnologías europeas, la ‘MareNostrum Experimental Exascale Platform’ (MEEP). Un proyecto que requerirá un total de tres años, y que inició su andadura en enero del 2020, en pleno estallido de la actual pandemia del COVID-19.

MEEP tiene como objetivo desarrollar una infraestructura de exploración de supercomputación para el desarrollo, integración, testeo, validación y co-diseño de un amplio espectro de tecnologías europeas. En última instancia, MEEP pretende ofrecer un ecosistema completo de trabajo, tanto a nivel de software como hardware. Por un lado, cumple el rol de un SDV (Software Development Vehicle) desde la perspectiva del desarrollo del software en sistemas HPC. Por otro lado, la capacidad self-hosted del acelerador permite que los programas residan en el propio acelerador, reduciendo las interacciones con el procesador principal (el host HPC tradicional).

De esta forma, MEEP se convertirá en una plataforma de experimentación que permitirá evaluar y mejorar arquitecturas de computación a nivel hardware, ya estén basadas en procesadores de propósito general, aceleradores o sistemas heterogéneos. Esta visión tan abierta pretender crear un impacto muy positivo tanto en del mundo académico como del industrial, posicionando MEEP como un laboratorio digital para el desarrollo software y hardware para HPC.

Esta plataforma de emulación está basada en FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays, por sus siglas en inglés), dispositivos electrónicos muy versátiles por su capacidad de reconfigurar sus recursos. Esto hace que estos dispositivos sean ideales para el proceso de diseño y refinamiento de arquitecturas, antes de ser implementadas y fabricadas en chips.

Vista trasera junto con el mecanismo de alimentación y refrigeración del superordenador MareNostrum 4. [Fuente: BSC].

 

Como medio para demostrar el fin de esta plataforma de emulación, el proyecto MEEP propone el diseño de un acelerador, denominado Accelerated Compute and Memory Engine (ACME). El objetivo de esta arquitectura es optimizar el movimiento de los datos, mitigando los cuellos de botella que tienden a limitar el rendimiento de los sistemas tradicionales. Al tratarse de una plataforma de emulación, y dado que el número de recursos disponibles para su implementación sobre una FPGA son limitados, MEEP desarrollará una versión reducida de este acelerador ACME.

Cuando el proyecto MEEP termine ofrecerá un stack tecnológico completamente funcional y de relevancia para futuros proyectos académicos y/o industriales, y permitirá explotar la tecnología RISC-V, en aplicaciones HPC presentes y futuras.

 

Referencias

MEEP: http://meep-project.eu/
BSC: https://www.bsc.es
HPC: https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/news/digital-economy-and-society-powered-high-performance-computing-brochure  // https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/policies/high-performance-computing
EuroHPC JU: https://ec.europa.eu/digital-single-market/en/eurohpc-joint-undertaking
RES: https://www.res.es
RISC-V: https://en.wikipedia.org/wiki/RISC-V
Exaescala: https://www.exascaleproject.org/what-is-exascale/

Comparte
Share on linkedin
Share on facebook
Share on twitter
Share on whatsapp
Share on telegram
Share on email