XANA Superordenador ciudadano Astur

Antecedentes

El uso de superordenadores verdaderos, por su alto costo, está limitado a organismos gubernamentales, militares y grandes centros de investigación, en donde tienen aplicaciones científicas, escenarios, simulaciones de procesos naturales (previsión del tiempo, análisis de cambios climáticos, médicos y biológicos), modelos complejos de física de partículas subatómicas, simulaciones físicas como túneles de viento, criptoanálisis, etc.

Este tipo de máquinas generalmente tiene su arquitectura proyectada y optimizada enteramente con la aplicación final en mente.

Una supercomputadora es un tipo de computadora muy potente y rápida, diseñada para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y dedicada a una tarea específica.

Por lo mismo son las más caras, su precio alcanza los 30 millones de dólares o mas; y cuentan con un control de temperatura especial, esto para disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener.

Solo países como EEUU, Japon y China han presentado supercomputadoras 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:
1. Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares.
2. Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos.
3. El estudio y predicción de tornados.
4. El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo.
5. 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

• 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 computación distribuida o informática en rejilla, es un nuevo modelo para resolver problemas de computación masiva utilizando un gran número de computadoras organizadas en racimos incrustados en una infraestructura de telecomunicaciones distribuida.

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.

Tabla de contenidos
• 1 Objetivo
• 2 Clasificación
• 3 Globus
o 3.1 XML
• 4 Computación de ciclos redundantes
• 5 Clustering
• 6 Grid
o 6.1 Seguridad
• 7 Diferencias con respecto a otros tipos de computación distribuida
• 8 Véase también
• 9 Referencias
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.

2 Clasificación
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:

3 Globus
La herramienta Globus ha emergido como el estándar de facto para la capa intermedia (middleware) de la grilla. Globus tiene recursos para manejar:
1. La gestión de recursos(Protocolo de Gestión de Recursos en Rejilla o Grid Resource Management Protocol)
2. Servicios de Información (Servicio de Descubrimiento y Monitorización o Monitoring and Discovery Service)
3. 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.

3.1 XML
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, 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

8 Cluster de computadores.

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.




XANA

Presentación

ACCIÓN, Amigos del Centro Cultural Internacional Óscar Neimeyer, propone hacer una grid ciudadana en Asturias, la segunda grid de España, la rimera se puso en marcha en Zaragoza, haces escasas semanas y se llama ZIVIS. Nuestra propuesta se lama XANA, es un proyecto de grid abierta y especializada en 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.
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 de la sinergia.

Antecedentes

ACCIÓN está desarrollando, en coordinación con la Fundación Niemeyer de Brasil , el proyecto de un Museo Virtual de Arquitectura, donde construir todas las obras del arquitecto brasileño en 3D, maquetas virtuales, para integrarlas a otras que se pueden hacer en le futuro. La obra de Óscar Niemeyer representa 200 edificios construidos y 600 diseñados y es un reto de enormes proporciones de cálculo informático, pero que se podría realizar muy rápidamente, si se contara con una grid para realizar el rénder, que es la parte más compleja del proceso.
La grid ciudadana se ha vuelto una cuestión estratégica y fundamental y la UE mantiene varios programas de apoyo y promoción de esta solución informática, de recursos compartidos gracias a la participación ciudadana, ya que 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.

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 de las llamadas granjas de rénder. Aunque actualmente hay funcionando en España, alguna granja privada de rénder, no lo hace bajo una arquitectura abierta de grid y no pasan de ser una experiencia limitada a unos pocos ordenadores conectados en intranet.

La grid XANA inicialmente podría dar un excelente soporte a centros educativos, a los centros de investigación y desarrollo, a los museos, a los centros culturales, a las empresas e instituciones vinculadas al tratamiento de imagen, que usan regularmente de herramientas de software de 3D, para diferentes áreas de la arquitectura, diseño industrial y gráfico, packaking, animaciones, multimedia, net-art, arte electrónico, virtualizaciones industriales, maquetas virtuales, representación gráfica para ingeniería, imaginología médica, recreaciones de arqueología, aplicaciones museográficas, animaciones de videojuegos, ocio y cultura.

Hay muchos alumnos de la ESAPA, Escuela Superior de Arte de Asturias y en el área de expresión gráfica de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial del departamento de Construcción e Ingeniería de Fabricación de la Universidad de Oviedo, en el campus de Gijón, que necesitan para sus proyectos estar trabajando permanentemente con programas de 3D y realizar procesos de rénder. Los centros de I+D de las grandes empresas, que recurren frecuentemente a procesos de cálculo complejos por lo que requieren enormes recursos informáticos, con una grid se verían beneficiadas.

Contar en el Principado con una herramienta tan poderosa, nos permitiría estar en disposición de ofrecer este servicio de cálculo a las industrias de la imagen y empresas de I+D que buscan nuevos territorios con valores agregados 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 la red de Telecable o de Telefónica en la zona central de Asturias, y que tenga la sede física en Avilés, aunque es evidente que otras áreas técnicas, de mantenimiento y de apoyo estarían en Gijón y muchos de los asociados en Oviedo.

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, las siguientes empresas e instituciones:

TRIA Sociedad Cooperativa, ACCIÓN , Amigos del Centro Cultural Óscar Niemeyer, el CTIC , Centro Tecnológico de la Información y la Comunicación, con sede en el Parque Científico Tecnológico de Gijón , el área de expresión gráfica de la Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial de la Universidad de Oviedo y contamos con la asesoría directa del Instituto de Biocomputación de la Universidad de Zaragoza, que fueron los que desarrollaron el proyecto ZIVIC, la ESAPA Escuela Superior de Arte del Principado y varias concejalías de los ayuntamientos implicados y algunas Cámaras de Comercio. 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.

Todas estas empresas e instituciones en principio formarían el llamado Consejo de XANA, que se encargaría de seleccionar los diferentes proyectos que se le presenten, así como establecer las cargas y responsabilidades entre sus miembros y de establecer los criterios para que un proyecto entre en la cola de rénder de la grid XANA.


CRONOGRAMA


1ª Etapa

CURSO FORMATIVO

Ruta crítica: Octubre
Actualmente estamos gestionando con la Universidad de Zaragoza un viaje a Asturias del Ingeniero Informático Fermín Serrano, uno responsables de ZIVIS, para mediados del mes de octubre. Este viaje tiene por objetivo ofrecer un curso técnico y varias charlas introductorias a la tecnología del Grid, auspiciado por la Concejalía de Cultura y de Estudios Universitarios del Ayuntamiento de Avilés. Se pretende organizar una audiencia integrada por autoridades, responsables de las asociaciones y organismos asociativos empresariales y gremiales, sindicatos, autoridades, alumnos y profesores de las escuelas de diseño industrial, ingeniería y diseño de producto, y a los medios de comunicación. Terminada esta ronda de pláticas posteriormente se plantea realizar un curso de tres días para 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 el apoyo del IDEPA o de la SRP para proyectos I+D+I, ya que tiene el perfil para poder solicitarlo. 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.

2ª Fase

EQUIPO
Ruta Crítica: MARZO
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 apoyen durante todo el proceso de implantación, este periodo estima el centro que podría ser una 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 a él, como son los ayuntamientos centrales de Asturias y encajaría muy bien dentro del programa paraguas de Avilés, Ciudad Digital o de Cultur+At, al que pertenecen Avilés y Gijón y Vigo. 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 proveedores de servicio de Internet, como Telecable o Telefónica ya que se requiere una velocidad de transferencia de 1 Gygabite por segundo. Tomando en cuenta la complejidad de instituciones que participan, la propia participación ciudadana y el manejo de toda la información de datos personales, se requerirá de una gestión muy prudente de los datos que sería responsabilidad del Instituto CIES, así como las funciones de coordinación y de comunicación del proyecto, que recaería en TRIA.

La ruta crítica de XANA, según la Universidad de Zaragoza, podría ser de cinco meses, por lo que podríamos tener listo el sistema y operativo en el mes de MARZO.

EL coste general del proyecto y su mantenimiento estará listo en unas semanas, dependiendo de que aportaciones de técnicos puedan hacer los centros asociados al proyecto, pero las aproximaciones del centro maño estiman que no pasará de tres personas. Lo que representa una inversión económica muy accesible y razonable, tomando en cuenta el impacto y la rentabilidad tecnológica y social del proyecto.

Lo más importante en esta fase es contar con una masa crítica de voluntarios amplia, que ofrezcan los recursos ociosos de sus equipos para que la grid pueda operar, cosa que no nos parece difícil, gracias a la captación natural de los socios de ACCIÓN, de los artistas, visitantes y amigos de LABoral, de los alumnos de la ESAPA y del C. U. de Ingeniería Técnica, de los miembros de las Cámaras de Comercio, sindicatos, asociaciones gremiales, asociaciones ciudadanas y centros de educativos.

3ª Fase

PUESTA EN MARCHA
Ruta Crítica: MVA MUSEO VIRTUAL DE ARQUITECTURA
En esta fase se podrán emprender varios proyectos científicos, artísticos, tecnológicos, empresariales, culturales y sociales, el primero que promueve TRIA y ACCIÓN es el MVA, que pretende reproducir las maquetas 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 pretende contar con una serie de estrategias de participación que incluyan los concursos de maquetas, la participación de los despachos de lo galardonados y de las las universidades de arquitectura.






Conclusiones

XANA no sólo es una grid ciudadana para calcular y realizar procesos de rénder de procesamiento de imágenes en 3D, es un esquema de participación de ciudadanos a través de la tecnología, que permitía hacer sinergias entre las tres ciudades centrales de Asturias y los diferentes sectores económicos, académicos, políticos y sociales de sus respectivas poblaciones.

XANA podría ser un proyecto muy adecuado para esta sinergia, porque nos une en torno a una misma misión, la creación de un superordenador ciudadano en Asturias especializado en imaginología, arquitectura, animación y representación gráfica. Porque además de tener componentes tecnológicos, sus aplicaciones son empresariales, culturales, artísticas y científicas y su base es la gran participación ciudadana.

Invitaremos a participar en este evento a las Cámaras de Comercio de Avilés, Gijón y Oviedo, junto con las instituciones mencionadas y las administraciones locales de los ayuntamientos involucrados en el consejo de XANA, y que sus técnicos tomen el curso que impartirían los ingenieros informáticos de la Universidad de Zaragoza.

La participación de la masa social de los socios de las cámaras de las tres ciudades, puede aportar un volumen de ordenadores ciudadanos muy importante al proyecto, y sería muy beneficiosos para la economía regional, integrada por empresas de multimedia, ingeniería, comunicación, diseño e imaginología radicadas en el centro de Asturias, que pueden beneficiarse del enorme poder de cálculo que puede lograr XANA.

Una de las aplicaciones que tiene contempladas XANA es el desarrollo del proyecto de Museo de Arquitectura Virtual, que se desarrollaría en la tercera etapa.












Enlaces
Esto es el marco europeo para estos proyectos
http://cordis.europa.eu/fetch?CALLER=ES_NEWS&ACTION=D&SESSION=&RCN=27731
Esto es lo que salió en medios sobre ZIVIS.

http://www.abc.es/hemeroteca/historico-05-04-2007/abc/Tecnologia/el-superordenador-ciudadano_1632386143120.html
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