Prólogo
El uso de superordenadores verdaderos para proyectos científicos, industriales o de ocio, por su alto costo, está limitado a organismos gubernamentales, militares y grandes centros de investigación. Sin embargo para muchos procesos de la ciencia, la tecnología, la cultura y el ocio son imprescindibles, por su gran capacidad para resolver y gestionar operaciones simultáneas de cálculo. Para resolver problemas relacionados con un gran número de aplicaciones científicas, que manejen diferentes escenarios, o simulaciones de procesos naturales, como la previsión del tiempo, o el análisis de los cambios climáticos, o para desarrollar modelos moleculares complejos de química o para modelar partículas subatómicas, o ver el comportamiento de determinadas formas en simulaciones físicas como túneles de viento, o procesos de criptoanálisis, es impensable no contar con el poder de cálculo de un superordenador que resuelva todas operaciones que requieren esfuerzos importantes de cálculo matemático.
Este tipo de máquinas generalmente tiene su arquitectura proyectada y optimizada enteramente con la aplicación final en mente. Un superordenador es un tipo de ordenador muy potente y rápido, diseñado para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y dedicado a una tarea específica. Por lo mismo son los más caros, su precio puede alcanza los 30 millones de euros e incluso superar esta cifra. Además de su alto costo son muy delicados de mantener ya que cuentan con un control de temperatura especial y muy estricto, para poder disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener. La carrera por lograr mayores superordenadores es muy competitiva, solo países como EEUU, Japón y China han presentado superordenadores de más de 10 Teraflops, además estos tres países ya están en la carrera por el petaflops.
Ejemplos de tareas a las que son dedicadas las supercomputadoras:
Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares.
Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos.
El estudio y predicción de tornados.
El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo.
La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo.
Sus principales características son:
Velocidad de Proceso: Miles de millones de instrucciones de punto flotante por segundo.
Usuario a la vez: Hasta miles, en entorno de redes amplias.
Tamaño: Requieren instalaciones especiales y aire acondicionado industrial.
Facilidad de uso: Solo para especialistas.
Clientes usuales: Grandes centros de investigación.
Penetración social: Prácticamente nula.
Impacto social: Casi nulo pero sin los supercomputadores no se podrían hacer cosas como la predicción del tiempo a una década de distancia o resolver cálculos muy complejos que no se pueden resolver a mano.
Parque instalado: Menos de un millar en todo el mundo.
Costo: Hasta decenas de millones cada una.
Alternativas
Los superordenadores son económicamente inalcanzables para muchas administraciones, universidades y centros de investigación. Por lo que es bastante común que muchos proyectos que requieren de enormes cantidades de cálculo queden paralizados por la falta de esta importante herramienta de cálculo.
Por esta situación pasaron hace algunos años en la NASA, cuando nació el proyecto Astroseti, tuvieron que resolver cómo analizar decenas de miles de señales recibidas por los radiotelescopios. El proyecto Astroseti quería buscar entre todas ellas las que tuvieran un patrón reconocible, lógico o una serie repetitiva, pero significaba rastrear en una cantidad ingente de datos. El proyecto no tenía los enormes recursos para acceder a un superordenador para realizar esta labor, por lo que se plantearon recurrir a un gran proyecto de participación ciudadana a través de la incipiente red de Internet. Lograron que miles de personas de todo el mundo les prestaran los recursos ociosos de sus ordenadores y así nació Seti@home, que coordina la Universidad de Berkeley y que con una gestión muy simple, gracias a un sencillo salvapantallas que les proporcionaron a los colaboradores voluntarios, que instalado en sus equipos informáticos, les permite analizar las señales procedentes del espacio. Estas señales son captadas por el radiotelescopio de Arecibo, en Puerto Rico, que con sus 305 metros de diámetro es el mayor del mundo, lo que permite recoger señales mucho más débiles que cualquier otro radiotelescopio. Estas señales se envian a la Universidad de Berkeley, California, donde se dividen en fragmentos muy pequeños que son repartidos entre los más de 4 millones de usuarios inscritos en el proyecto SETI@home
La grid, ordenador compartido para procesos de cálculo distribuidos o informática en rejilla, es un nuevo modelo para resolver estos problemas de computación masiva utilizando un gran número de computadoras organizadas en racimos incrustados en una infraestructura de telecomunicaciones distribuida.
El sistema conocido como M.P.P. por las siglas de Massively Parallel Processors o Procesadores Masivamente Paralelos, que consiste en la utilización de cientos y a veces miles de microprocesadores estrechamente coordinados.
La tecnología de computación distribuida: los clusters de computadoras de uso general y relativo bajo costo, interconectados por redes locales de baja latencia y el gran ancho de banda.
Cuasi-Supercómputo: Recientemente, con la popularización de la Internet, han surgido proyectos de computación distribuida en los que softwares especiales aprovechan el tiempo ocioso de miles de ordenadores personales para realizar grandes tareas por un bajo costo. A diferencia de las tres últimas categorías, el software que corre en estas plataformas debe ser capaz de dividir las tareas en bloques de cálculo independientes que no se ensamblaran ni comunicarán por varias horas. En esta categoría destacan BOINC y Folding@home.
La informática en rejilla consiste en compartir recursos heterogéneos (basadas en distintas plataformas, arquitecturas de equipos y programas, lenguajes de programación), situados en distintos lugares y pertenecientes a diferentes dominios de administración sobre una red que utiliza estándares abiertos. Dicho brevemente, consiste en virtualizar los recursos informáticos.
LA GRID
Tabla de contenidos
1 Objetivo
La computación distribuida ha sido diseñada para resolver problemas demasiado grandes para cualquier supercomputadora y main-frame, mientras se mantiene la flexibilidad de trabajar en múltiples problemas más pequeños. Por lo tanto, la computación en grid es naturalmente un entorno multi-usuario; por ello, las técnicas de autorización segura son esenciales antes de permitir que los recursos informáticos sean controlados por usuarios remotos.
En términos de funcionalidad, las rejillas se clasifican en computacionales (incluyendo rejillas de barrido de la CPU) y en de datos. y en los estados son:
La herramienta Globus ha emergido como el estándar de facto para la capa intermedia (middleware) de la grilla. Globus tiene recursos para manejar:
La gestión de recursos(Protocolo de Gestión de Recursos en Rejilla o Grid Resource Management Protocol)
Servicios de Información (Servicio de Descubrimiento y Monitorización o Monitoring and Discovery Service)
Gestión y Movimiento de Datos (Acceso Global al Almacenamiento Secundario, Global Access to secondary Storage y FTP en grilla, GridFTP)
La mayoría de grillas que se expanden sobre las comunidades académicas y de investigación de Norteamérica y Europa están basadas en las herramienta Globus Toolkit como núcleo de la capa intermedia.
Los servicios web basados en XML ofrecen una forma de acceder a diversos servicios/aplicaciones en un entorno distribuido. Recientemente, el mundo de la informática en grilla y los servicios web caminan juntos para ofrecer la grilla como un servicio web. La arquitectura está definida por la Open Grid Services Architecture (OGSA). La versión 3.0 de Globus Toolkit, que actualmente se encuentra en fase alfa, será una implementación de referencia acorde con el estándar OGSA.
La grilla ofrece una forma de resolver grandes retos, como el plegamiento de las proteínas y descubrimiento de medicamentos, modelización financiera, simulación de terremotos, inundaciones y otras catástrofes naturales, modelización del clima/tiempo, etc. Ofrecen un camino para utilizar los recursos de las tecnologías de la información de forma óptima en una organización.
4 Computación de ciclos redundantes
El modelo de computación de ciclos redundantes, también conocido como computación zombi, es el empleado por aplicaciones como Seti@Home, consistente en que un servidor o grupo de servidores distribuyen trabajo de procesamiento a un grupo de computadoras voluntarias a ceder capacidad de procesamiento no utilizada. Básicamente, cuando dejamos nuestro ordenador encendido, pero sin utilizarlo, la capacidad de procesamiento se desperdicia por lo general en algún protector de pantalla, este tipo de procesamiento distribuido utiliza nuestra computadora cuando nosotros no la necesitamos, aprovechando al máximo la capacidad de procesamiento.
5 Clustering
Otro método para crear sistemas de supercomputadoras es el clustering. Un cluster o racimo de computadoras consiste en un grupo de computadoras de relativo bajo costo conectadas entre sí mediante un sistema de red de alta velocidad (gigabit de fibra óptica por lo general) y un software que realiza la distribución de la carga de trabajo entre los equipos. Por lo general, éste tipo de sistemas cuentan con un centro de almacenamiento de datos único.
6 Grid
La computación en grid o en malla es un nuevo paradigma de computación distribuida en el cual todos los recursos de un número indeterminado de computadoras son englobados para ser tratados como un único superordenador de manera transparente.
Estas computadoras englobadas no están conectadas o enlazadas firmemente, es decir no tienen porque estar en el mismo lugar geográfico. Se puede tomar como ejemplo el proyecto SETI@Home, en el cual trabajan computadoras alrededor de todo el planeta para buscar vida extraterrestre.
6.1 Seguridad
El punto de la seguridad es delicado en este tipo de computación distribuida pues las conexiones se hacen de forma remota y no local, entonces suelen surgir problemas para controlar el acceso a los otros nodos. Esto puede aprovecharse para un ataque de DoS, (de las siglas en inglés Denial of Service) aunque la red no va a dejar de funcionar porque uno falle. Esa es una ventaja de este sistema grid.
7 Diferencias con respecto a otros tipos de computación distribuida
SSI (Single System Image): en un SSI todas las computadoras vinculadas dependen de un sistema operativo común, diseñado al efecto. En cambio, un grid es heterogéneo, en el sentido en que las computadoras pueden tener diferentes sistemas operativos.
Algunos ejemplos de estos sistemas operativos son:
* Amoeba (inactivo)
* BProc
* DragonFly BSD (meta a largo plazo)
* Genesis
* Kerrighed
* Mosix/OpenMosix
* Nomad (inactivo)
* OpenSSI
* Plurix
* Sprite (inactivo)
* TruCluster
En un cluster todos los nodos se encuentran en el mismo lugar, conectados por una red local y así englobar todos lo recursos, en cambio en un grid no tienen por que estar en el mismo espacio geográfico, pueden estar en diferentes puntos del mundo.
También suele presentarse que GRID se le llama cuando el resultado obtenido del englobe de las máquinas da una supercomputadora, con un cluster solo se busca mejorar el rendimiento de las máquinas englobándolas en una sola.
9 Referencias
Ian Foster, Carl Kesselman (1999). La Rejilla: libro azul para una nueva infraestructura informática (The Grid: Blueprint for a New Computing Infrastructure).
Morgan Kaufmann Publishers. ISBN.
Fran Berman, Anthony J.G. Hey, Geoffrey Fox (2003). La rejilla informática: haciendo realidad la Infraestructura Global (Grid Computing: Making The Global Infrastructure a Reality). Wiley. ISBN.
Antecedentes
ACCIÓN, Amigos del Centro Cultural Internacional Óscar Niemeyer es consciente de la necesidad de apostar por las nuevas tecnologías en Asturias, y más allá de un enunciado, para que esta afirmación adquiera un sentido de realidad y de significado social, debe contextualizarse a través de la participación ciudadana. La verdadera dimensión y los retos que enfrenta la sociedad, ante los planteamientos de la ciencia y la tecnología, sólo se pueden afrontar desde la creación de sociedades creativas. Desde las afirmaciones de Peter Drucker sobre las sociedades del conocimiento, donde la información pasa a ocupar un lugar estratégico en la generación de riqueza económica, hasta los planteamientos de Richard Florida y Charles Landry sobre las ciudades creativas y la tesis de las tres “T”, para un crecimiento basado en la tecnología, el talento y la tolerancia, sólo hay un camino. Es necesario fomentar la participación ciudadana a través de apoyar el talento, para que está genere una sinergia de desarrollo emprendedor y de iniciativa, facilitar infraestructuras y articular aquellos elementos tecnológicos capaces de generar una sinergia que dinamice la economía regional y por último fomentar un ambiente de tolerancia y de distensión entre las manifestaciones tribales y culturales diferentes, para que surja ese tejido blando necesario para realizar un gran cambio social, capaz de dinamizar un territorio.
Por ello nos hemos abocado al diseño de una grid de participación ciudadana que nos permita aprovechar al máximo los recursos y las infraestructuras con las que contamos y a la vez involucrar a la población en proyectos científicos, tecnológicos y culturales que los haga partícipes, logrando así una interesante vertebración entre tres áreas: ciencia, tecnología y sociedad.
La grid ciudadana se ha vuelto una cuestión estratégica y fundamental y la UE mantiene varios programas de financiación, asesoría y promoción de esta solución informática de recursos compartidos, que gracias a la participación ciudadana puede lograr el mismo resultado que los grandes superordenadores. Una de las aplicaciones más interesantes de la grid, es acelerar de forma exponencial los procesos de rénder del 3D, que se realiza en arquitectura, diseño industrial, ingeniería, medicina, cine, video juegos y arte electrónico.
Desde este año 2007 Asturias cuenta con una de las infraestructuras más interesantes para poder soportar un proyecto de grid, ASTURCÓN la red pública de fibra óptica del Principado de Asturias. Es una red que interconecta a miles de ordenadores con fibra óptica y es capaz de soportar velocidades de transmisión de hasta 100 Mbit/s y que une las cuencas mineras, el oriente de Asturias y las grandes ciudades de la zona central.
ACCIÓN propone hacer una grid ciudadana en Asturias. Nuestra propuesta se llama XANA y su nombre hace referencia a la deidad astur de los manantiales, de donde brotan los veneros, que luego son origen de los grandes ríos. La XANA es la representación de la fluidez y la versatilidad del agua y para nosotros es el símbolo de la sinergia, una de las acaracterísticas fundamentales de una grid. XANA es un proyecto de grid abierta y especializada en el tratamiento de imágenes, edición, representación y rénder para 3D, al menos en su primera etapa, sin detrimento de que en el futuro pueda ampliarse para otros proyectos científicos, culturales o de ocio. Xana sería la segunda grid que se hace en España, la primera se puso en marcha en Zaragoza, hace unos meses y se llamó ZIVIS.
ACCIÓN en colaboración con varias instituciones y centros de investigación está diseñando conceptualmente una grid asturiana, especializada en el tratamiento de imágenes e infografía. ¿Por qué especializarse en el tratamiento de imágenes? A pesar de que en España sólo existe una grid pública, ZIVIS desarrollado por la Universidad Zaragoza, sabemos hay un número indeterminado de proyectos de grid especializados en salud, física y estudios climáticos que probablemente a lo largo de este año estarán operativos. Hoy no existe en España ninguna grid ciudadana especializada en tratamiento de imagen y rénder, lo que representa un área de oportunidad en este sector. La unión de diferentes ordenadores en grid para procesos de creación de archivos de vídeo de las infografías, reciben el nombre de granjas de rénder. Aunque actualmente hay funcionando en España algunas granjas privadas de rénder, no pasan de ser una experiencia limitada a unos pocos ordenadores conectados en intranet.
La grid XANA inicialmente podría dar un soporte excelente a centros educativos, a los centros de investigación y desarrollo, a museos, a centros culturales, a instituciones y empresas vinculadas al tratamiento de imagen, que usan regularmente herramientas de software en 3D. Las áreas objetivo van desde de la arquitectura, el urbanismo, diseño industrial y gráfico, el packaking, las animaciones, el multimedia, el net-art, el arte electrónico, las virtualizaciones industriales y las maquetas virtuales para representaciones infográfica de ingeniería, para la imaginología médica, la biología y la física, así como para las recreaciones de arqueología, las aplicaciones museográficas y las animaciones para videojuegos, ocio y cultura. Enfín un gran número de organizaciones públicas y privadas, que recurren frecuentemente a procesos de cálculo complejos que requieren enormes recursos informáticos, con una grid disponible en la región se verían muy beneficiadas.
Hay una cantera de alumnos en formación de diferentes escuelas de diseño gráfico e industrial, de las carreras técnicas de ingeniería, que tienen especial interés en que sus aplicaciones informáticas de 3D e infografías corran a más velocidad. Hay una interesante posibilidad de aplicación de un grid para proyectos científicos de representación virtual que están bajando permanentemente con programas de 3D y realizan procesos de rénder.
Contar en Asturias con una herramienta tan poderosa, nos permitiría estar en disposición de ofrecer este servicio de cálculo no sólo a las universidades y centros de investigación ya instalados en la región, si no atraer a industrias y empresas de la imagen y de I+D, que buscan nuevos territorios con valores añadidos donde instalarse. Además podemos involucrar a los parques industriales y empresariales del Principado, ofreciendo los servicios del grid entre sus empresas. Lo que convertiría a nuestra región en una tierra abonada para la implantación de proyectos empresariales relacionados con el 3D. Nuestra intención es que la grid opere en Asturias a través de las redes pública y privadas, con la de fibra óptica del gobierno del Principado, con la de Telecable y con la de Telefónica. Para ello llevamos varios meses trabajando en configurar un equipo de trabajo inicial, haciendo gestiones y manteniendo reuniones con diferentes organismos.
Actualmente han mostrado su interés por participar en el proyecto XANA varias empresas e instituciones, pero se requiere de un apoyo político decidido. ACCIÓN ha tenido varias reuniones al respecto con diferentes organismos e instituciones y todos coincidimos en este mutuo interés. Ya contamos con la asesoría directa del Instituto de Biocomputación de la Universidad de Zaragoza, que fueron los que desarrollaron el proyecto ZIVIC. Recientemente LABoral, Centro de Arte y de Creación Industrial de Gijón, a través de su directora Rosina Gómez-Baeza mostró su interés en participar en XANA. También hemos contactado con asociaciones de técnicos y profesionales de la informática o culturales, dinamizadores de diferentes zonas donde ya opera la red de fibra óptica a 100 megabites/s que manifestaron su interés en participar e involucrar a sus asociados para que aporten sus recurso informáticos ociosos para apoyar el proyecto desde diferentes centros urbanos de las cuencas mineras y del oriente de Asturias.
CRONOGRAMA
1ª Etapa
CURSO FORMATIVO
Actualmente estamos gestionando con la Universidad de Zaragoza un viaje a Asturias del Ingeniero Informático Fermín Serrano, uno de los responsables del diseño y operación de ZIVIS. Este viaje tiene por objetivo ofrecer un curso técnico y varias conferencias divulgativas a la tecnología del grid, para lo que estamos buscando fondos. Las conferencias estarían dirigidas a las autoridades, medios de comunicación, responsables de organismos asociativos empresariales y gremiales, sindicatos, alumnos y profesores de las escuelas de diseño industrial, ingeniería y diseño de producto y empresarios. Por su parte el curso tendría una duración de tres días y estaría dirigido a los técnicos que vayan a estar involucrados en la operación de la grid XANA, los responsables de la política informática de los ayuntamientos, los técnicos informáticos de las Cámaras de Comercio e Industria involucradas, etc. En este periodo se podría consolidar el financiamiento del proyecto, que podría contar con fondos regionales y europeos. Mientras se va diseñando el portal de la grid y se va ampliando la red de asociados y patrocinadores. Actualmente estamos en contactos con varias empresas interesadas en patrocinar diferentes elementos y fases del proyecto.
Establecer el equipo fundacional y elaborar el plan director del proyecto. Investigar y formalizar las solicitudes financiación.
2ª Fase
EQUIPO
Una vez finalizada la etapa de formación, se iniciarían los trabajos de producción de la grid y se establecería una consultoría técnica remota con el Instituto de Biocomputación de la Universidad de Zaragoza, para que nos apoyaran durante todo el proceso de implantación. Esta fase tendría un periodo estimado de ruta crítica de cinco meses. Tenemos planeado presentar oficialmente el proyecto XANA, a varios colectivos, empresas, organismos, instituciones y medios de comunicación, para invitarlos a sumarse, como son los tres grandes ayuntamientos centrales de Asturias, los municipios de la cuencas mineras, él de Cangas del Narcea y del Oriente de Asturias, más aquellos que cuenten con Asturcón. También se pretende involucrar a los parques y centros empresariales de la comarca, a las Cámaras de Comercio, colegio de arquitectos, etc. Son necesarias también alianzas técnicas con empresas de telecomunicaciones y proveedores de servicios de Internet, como Telecable, Adamo o Telefónica.
EL coste general del proyecto y su mantenimiento dependerá de las aportaciones de soporte técnico que puedan hacer los centros asociados, pero las aproximaciones económicas del centro maño son muy accesibles, tanto por la inversión en equipo tecnológico como en recursos humanos. Representa una inversión económica asumible que cuenta con un gran impacto social y económico, con una elevada rentabilidad financiera, científica y tecnológica y con una tasa interna de retorno muy atractiva.
Lo más importante en esta fase es contar con una masa crítica de voluntarios amplia, que participen con los recursos ociosos de sus equipos para que la grid pueda operar. Esta parte del proyecto se puede apoyar con valores añadidos entre las diferentes entidades para motivar a la ciudadanía.
3ª Fase
PUESTA EN MARCHA
En esta fase se podrán emprender proyectos científicos, artísticos, de ocio, tecnológicos, empresariales, culturales y sociales específicos
MVA MUSEO VIRTUAL DE ARQUITECTURA
ACCIÓN promueve el MVA, que pretende reproducir las maquetas virtuales de los edificios más representativos de los grandes arquitectos. En principio se eligió por razones importancia, de proximidad y de relación la obra de Óscar Niemeyer, que en un principio representa 200 edificios construidos y 600 diseñados. En una segunda fase se pretende acometer las obras de los demás galardonados con los premios Pritzker de arquitectura. Para realizar esta obra se han iniciado alianzas y contactos con empresas que desarrollan software y se pretende involucrar con una serie de estrategias de participación que incluyan concursos de maquetas y la participación de los despachos de los galardonados y de las las universidades de arquitectura.
Conclusiones
XANA no sólo es una grid para calcular y realizar procesos de rénder de procesamiento de imágenes en 3D, es un espacio y un esquema de participación para que la ciudadanía participe y haga suyos muchos proyectos científicos y tecnológicos, ya que al difundir la cultura sobre ciencia y tecnología, evidentemente contribuyen a generar cohesión social. XANA es también una herramienta poderosa de aceleración de los procesos informáticos de cálculo para las empresas, las instituciones académicas y los centros de investigación.
XANA es un proyecto apropiado para lograr sinergias en torno al estudio, el diseño, el debate y la reflexión de diferentes escenarios de futuro y proyectos de prospectiva. Nuestra región debe abordar el estudio de escenarios de futuro en diferentes áreas, sectores y ámbitos del desarrollo económico, social, cultural y científico. Para enfrentar estos retos contar con un superordenador en Asturias, especializado en imaginología, infografía, tratamiento de imágenes y en representación gráfica sería un herramienta imprescindible y estratégica. XANA además de tener elementos y componentes científicos y tecnológicos, tiene un poderoso componente de atracción regional para que empresas y proyectos empresariales, culturales, artísticos y lúdicos..
Enlaces
Este es el marco europeo para proyectos tecnológicos basados en GRID:
http://web.eu-egi.eu/documents/other/
http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=ES_NEWS&ACTION=D&SESSION=&RCN=27731
El uso de la tecnología de grid en la investigación médica y salud, que permite al ciudadano común participar en una experiencia solidaria y comprometida con la investigación y el desarrollo de vacunas y terapias:
http://www.worldcommunitygrid.org/reg/viewRegister.do
Otras dos interesantes proyectos científicos a través de grid: Genome@home: Análisis del genoma humano y Folding@home: Estudio las causas por las qué algunas proteínas se doblan provocando enfermedades:
Otra interesante aplicación científica del grid es en los estudios sobre los efectos del CO2 en el cambio climático.
http://www.climateprediction.net.
Seguimiento mediático sobre ZIVIS.
http://www.informativos.telecinco.es/zivis/superordenador/fusion.nuclear/dn_45409.htm
http://www.universia.es/portada/actualidad/noticia_actualidad.jsp?noticia=92769
http://www.heraldo.es/heraldo.html?noticia=196287
http://www.pc-actual.com/Actualidad/Noticias/Infraestructuras/Innovaci%C3%B3n/20070511014
Saludos
ACCIÓN
Amigos del Centro Cultural Internacional Óscar Niemeyer
C/González Wes, Nº:4 – bajo, Avilés, 33401, Principado de Asturias, España,
Tel.: 661 75 72 70
http://accionamigos.blogspot.com/
No hay comentarios:
Publicar un comentario