MareNostrum

De Viquipèdia
Salta a: navegació, cerca
Aquest article tracta sobre el supercomputador. Vegeu-ne altres significats a «Mar Mediterrània».
El director del BSC, Mateo Valero, al costat del superordinador MareNostrum

MareNostrum és el superordinador més potent d'Espanya, un dels més potents d'Europa i l'emblema del Centre de Supercomputació de Barcelona (Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación BSC-CNS). MareNostrum 4 és el 13è superordinador més potent del món segons la llista TOP500 de juny de 2017.[1] La posició més alta en aquest rànquing mundial de supercomputadors (que s'actualitza cada sis mesos) la va assolir el novembre de 2004, quan es va col·locar en quart lloc.[2] Mare Nostrum ("El nostre mar") és un nom que feien servir en llatí els romans per referir-se a la mar Mediterrània, el nom fa referència a la capacitat de còmput de l'ordinador i al lloc geogràfic on està situat.

El primer MareNostrum es va posar en marxa el 12 d'abril de 2005. Des de llavors s’ha anat ampliant la seva capacitat de càlcul fins a arribar, amb l'actualització de Juny de 2017, el MareNostrum 4, a l’11,1 Petaflop/s actuals.[3]

S'utilitza per a la investigació del genoma humà, l'estructura de les proteïnes, el disseny de nous medicaments i projectes d’enginyeria en col·laboració amb la indústria. El seu ús està disponible per a la comunitat científica nacional i internacional a través de la Red Española de Supercomputación (RES), que gestiona el BSC-CNS, i a través del Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE), controlats cada un d'ells per un comitè d'assignació que designa el temps de còmput en funció dels projectes a realitzar. Des de la fundació, més de 3.000 projectes de recerca externs han passat pel centre. La participació del BSC en projectes de recerca competitius li ha permès créixer del mig centenar inicial de col·laboradors als més de 300 actuals. Una bona part d'ells (un 40%) són estrangers procedents de més de 30 països diferents.

Història[modifica]

El MareNostrum 1 va ser construït en dos mesos al Centre Tècnic d'IBM a San Fernando de Henares (Madrid). Després de fer les proves i executar el test LINPACK per a la seva inclusió al TOP500 es va traslladar posteriorment al BSC-CNS, on s'han anat instal.lant les posteriors versions del supercomputador. L'ordinador és a l'interior d'una antiga capella, ja dessacralitzada, construïda a prinicipis del segle XX al Campus Nord de la Universitat Politècnica de Catalunya. Es troba a l'interior d'un cub de vidre de 9x18x5 metres construït amb més de 19 tones de vidre i 26 de ferro. El supercomputador ocupa una superfície de 120 metres quadrats.

MareNostrum 1

En la primera versió, el MareNostrum comptava amb 2.282 nodes de computació JS20 i disposava de 4.564 processadors. A cada node JS20 hi havia dos processadors mononucli PowerPC 970FX compartint 4 GiB de memòria, donant un total de 9128 GiB de memòria principal. Cada node individual disposava també de 40 GB d'emmagatzematge a més d'un emmagatzematge en xarxa de 128 TB. Aquests nodes estaven repartits en 163 armaris (IBM els anomena BladeCenters) tenint cada armari 14 d'aquests blades.

Quan es va posar en marxa de forma definitiva es va mesurar de nou el seu rendiment i va obtenir el total de 27,91 GFLOPS, superant així els 20,53 GFLOPS obtinguts en proves durant la construcció.

MareNostrum 2

L'any 2006 es va ampliar,[4] superant per poc més del doble la seva capacitat de càlcul original. Els 4.812 processadors mononucli van ser substituïts per .5120 processadors de doble nucli distribuïts en diversos nodes JS21 augmentant la capacitat de càlcul fins als 63,83 TFLOPS. La memòria es va augmentar fins als 20 TiB i l'emmagatzemament extern fins als 390 TB. Els processadors antics es van utilitzar per ampliar el supercomputador Magerit del CesViMa i crear una xarxa de supercomputadors distribuïts per tot l'Estat. El MareNostrum es va convertir, aleshores, en el major node de la Red Española de Supercomputación.

MareNostrum 3

El novembre de 2012 el MareNostrum va protagonitzar la tercera actualització,[5] esdevenint 25 vegades més potent que el primer MareNostrum. Comptava amb prop de 50.000 processadors sumant un total d'1,1 Petaflops.

MareNostrum 3 utilitzava nodes BladeCenter JS20 amb processadors duals IBM PowerPC 970FX de 64 bits a 2.2 GHz i es basava en el sistema operatiu Linux. El superordinador tenia una capacitat de càlcul de 62,63 teraflops amb punts de 94,208 teraflops.[4]

El sistema comptava amb 20 terabytes de memòria d'accés aleatori (RAM),[6] 280 terabytes de disc i 10.280 processadors.

Els processadors de l'ordinador tenien una arquitectura de 64 bits. Els nodes es comunicaven entre si a través d'una xarxa Myrinet de gran amplada de banda i baixa latència.

Físicament es localitzava a l'interior de l'antiga capella de la Torre Girona, al campus de la UPC de Barcelona, dins d'un prisma de cristall de 9 x 18 x 5 metres, ocupava una instal·lació de 120 m² i pesa 40.000 kg.

MareNostrum 4

El 29 de novembre del 2016 el BSC va aprovar la compra per 34 milions d’euros, mitjançant sorteig públic, del nou supercomputador, que va ser construït per IBM integrant tecnologies d’altres empreses com Lenovo, Intel i Fujitsu. La instal·lació va començar el desembre del mateix any i la part principal de la màquina va entrar en operació a finals de juny del 2017.[7] Quan estigui completament instal.lat, el MareNostrum IV serà 12,4 vegades més potent que MareNostrum III —arribarà fins als 13,7 Petaflops.

MareNostrum 4 ha estat qualificat com el superordinador més divers i possiblement el més interessant del món per la heterogeneïtat que tindrà la seva arquitectura un cop finalitzi la instal·lació.[8] Compta amb dues parts ben diferenciades: un bloc de propòsit general i un altre de tecnologies emergents. Els components estan connectats entre ells a través d’una xarxa d’alta velocitat Intel Omnipath.

El bloc de propòsit general té 48 racks amb 3.456 nodes. Cada node té dos xips Intel Xeon Platinum, amb 24 processador cada un, el que significa un total de 165.888 processadors i una memòria central de 390 Terabytes. La potència pic és d’11,15 Petaflops. Tot i que la seva potència és deu vegades més gran que la de MareNostrum 3, el seu consum energètic només ho és en un 30% (1,3 MWatt/any).

El bloc de tecnologies emergents està format per clústers de tres tecnologies diferents, que s’hi incorporaran i actualitzant a mida que estiguin disponibles. Són tecnologies que ara per ara s’estan desenvolupant als Estats Units i el Japó per accelerar l’arribada de la nova generació de supercomputador pre-exascala. Són les següents:[9]

• Clúster constituït per processadors IBM POWER9 i GPUs NVIDIA Volta, amb una potència de càlcul superior a 1,5 Petaflops. Tant els processadors com les GPUS són els mateixos que IBM i NVIDIA faran servir als ordinadors Summit i Sierra que el Departament d’Energia nord-americà ha encarregat per als laboratoris nacionals d’Oak Ridge i Lawrence Livermore. • Clúster format per processadors Intel Knights Hill (KNH), amb una potència de càlcul superior als 0,5 Petaflops. Aquests processadors són els mateixos que tindran els supercomputadors Theta i Aurora que el mateix departament d’Energia nord-americà ha contractat per al Laboratori Nacional d’Argonne. • Clúster amb processadors 64 bit ARMv8 en una màquina prototipus amb una potència de càlcul superior als 0,5 Petaflops. Aquest clúster utilitza la tecnologia d’última generació del superordinador japonès Post K.

La incorporació progressiva d’aquestes tecnologies emergents a MareNostrum 4 té com a objectiu que el BSC-CNS pugui operar amb els que, s’espera, seran els desenvolupaments més punters durant els propers anys i comprovar la seva idoneïtat de cara a futures versions de MareNostrum.

MareNostrum 4 té una capacitat d’emmagatzematge en disc de 14 Petabytes i està connectat a les infraestructures Big Data del BSC-CNS, que tenen una capacitat total de 24,6 Petabytes. Igual que els seus antecessors, MareNostrum 4 també està connectat a la xarxa de centres de recerca i universitats europees mitjançant les xarxes RedIris i Géant.

Àrees d'investigació[10][modifica]

El supercomputador MareNostrum III s’utilitza per moltes àrees d’investigació que van des de la predicció del canvi climàtic fins a la biomecànica o l’anàlisi de Big Data.

Composició atmosfèrica[modifica]

Alguns dels projectes són aquells que permeten investigar sobre la qualitat de l’aire i com desenvolupar models de qualitat de l’aire com eines que permetin identificar les fonts i processos que determinen la qualitat de l’aire i predir els episodis de contaminació. Existeix un altre projecte que investiga els aerosols i com aquests interactuen amb el sistema atmosfèric dispersant i absorbint la radiació solar. Un altre projecte dels molts que són en aquest apartat serien aquells que investiguen les ciutat intel·ligents i la optimització del transport i la salut de la humanitat.

Dades massives[modifica]

Aquesta línia d’investigació té, entre molts altres projectes, un que estudia la interacció de les persones amb les computadores i un altre que tracta de crear eines visuals i algorítmiques per analitzar i estudiar grans volums de dades.

Bioinformàtica[modifica]

La integració, emmagatzematge i transmissió de gran volum de dades clíniques i dades de simulacions és un dels principals projectes.

Biomecànica[modifica]

Simulacions del sistema cardiovascular o del sistema respiratori són els dos projectes que segueixen aquesta línia d’investigació.

Predicció climàtica[modifica]

Serveis per la gestió de l’agricultura i l’aigua, el pronòstic oceànic, l’estudi dels ciclons tropicals o l’estudi de a on és més eficient instal·lar un molí de vent són alguns dels projectes que s’estudien al BSC.

Computació al núvol[modifica]

Informàtica energètica i la optimització dels centres de dades són els dos projectes que hi ha actualment.

Educació[modifica]

Analitzen, entre d’altres coses, les millors pràctiques relacionades amb l'educació.

Simulació d’enginyeria[modifica]

La reducció de les emissions contaminants, el disseny de medicaments o ajudar a la computació de la mecànica de fluids entre d’altres projectes.

Geofísica[modifica]

Projectes que tracten de simular terratrèmols, detectar la presencia de fluids a grans profunditats sota la superfície de la Terra o analitzar les propietats de la superfície de la Terra.

Simulació social[modifica]

Estudien l'evolució cultural, la eficiència energètica o la seguretat publica per tenir ciutats intel·ligents i resistents, o l’estudi de grups d’humans són alguns dels projectes relacionats amb la simulació social.

Galeria d'imatges[modifica]

Referències[modifica]

  1. TOP500 Juny 2017 (anglès)
  2. TOP500 Novembre 2004 (anglès)
  3. MareNostrum 4: Un nuevo superordenador para Barcelona, Expansión 1 Juliol 2017
  4. 4,0 4,1 González, Montserrat. RES (Red Española de Supercomputación) & PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe). Jornadas de Difusión de la RES 26 y 27 de Septiembre, 2011, 2011, p. 12. 
  5. Actualització MareNostrum novembre de 2012 (anglès)
  6. Detalls del rendiment del MareNostrum al top500.org (anglès)
  7. BARCELONA, EL PERIÓDICO / «El supercomputador MareNostrum 4 será 12 veces más potente que su antecesor». El Periódico, 29-11-2016.
  8. Barcelona Plans de worlds most diverse supercomputer PCMag, Març 2017
  9. MareNostrum 4 begins operation, HPC Wire, 1 de juliol 2017
  10. «Research Areas | BSC-CNS». www.bsc.es. [Consulta: 6 desembre 2016].

Enllaços externs[modifica]

Coord.: 41° 23.364′ N, 2° 6.9661′ E / 41.389400°N,2.1161017°E / 41.389400; 2.1161017