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Lunes, 17 febrero 2014
Supercomputación

La supercomputadora Edison comienza su labor científica

Llamada "Edison" en honor del célebre inventor estadounidense Thomas Alva Edison, esta nueva supercomputadora fabricada por Cray e instalada en las dependencias del NERSC (National Energy Research Scientific Computing), se dedicará a investigaciones científicas de muy diversas clases. La máquina constituye un importante paso adelante en la capacidad de computación de esa institución, y muchos proyectos científicos se verán acelerados gracias a ella.

En realidad, antes de la inauguración oficial ya se la ha probado extensivamente. Antes de que cualquier supercomputadora sea aceptada en el NERSC, se invita a científicos a poner a prueba a la máquina haciéndola trabajar a buen ritmo. Si bien el objetivo principal de este periodo inicial de trabajo es poner a prueba el nuevo sistema, muchos científicos son capaces de utilizar su tiempo asignado con la máquina para hacer progresos significativos en sus respectivas líneas de investigación. Por eso, se ha dado la paradoja de que la supercomputadora Edison ya ha dado resultados científicos antes incluso de la fecha oficial de su inauguración.

Éstas son algunas de las investigaciones para las que la ayuda de Edison ha sido decisiva:

El destino del CO2 secuestrado.
David Trebotich está modelando los efectos de inyectar dióxido de carbono (CO2) en el subsuelo y almacenarlo allí a gran profundidad. El objetivo es conocer mejor las interacciones físicas y químicas entre el CO2, las rocas y los diminutos poros a través de los cuales el gas migra. Esta información ayudará a los científicos a valorar hasta qué punto es viable la estrategia conocida como "secuestro geológico de CO2" para reducir las emisiones a la atmósfera de este gas de efecto invernadero, principal causante del cambio climático global. En este proyecto, se generan conjuntos de datos de un terabyte por cada 100 microsegundos. Éste y otros requerimientos harían inviable usar computadoras de potencia mucho menor. De hecho, gracias a Edison, un trabajo que en la supercomputadora previa del centro habría tardado meses en completarse, ahora se realiza en unas pocas semanas.

[Img #18269]
La macroestructura del universo.
Zarija Lukic, del Centro de Cosmología Computacional dependiente del Laboratorio Nacional estadounidense Lawrence Berkeley, modela millones de años-luz de espacio en un intento por descifrar la estructura a gran escala del universo. Un reto de esta magnitud sería inviable en ordenadores con menor capacidad. Dado que no podemos viajar por el universo, ni mucho menos verlo "desde fuera" a fin de examinar su estructura, los cosmólogos como Lukic realizan simulaciones para poner a prueba modelos cosmológicos (que son algo así como posibles recetas para la creación del universo), calculando para cada modelo las interacciones entre energía oscura, materia oscura, y los bariones que fluyen por pozos gravitacionales, hasta que surgen estrellas y galaxias como las conocemos. Los cosmólogos pueden entonces comparar estos universos virtuales con las observaciones reales. Gracias a Edison, el equipo de Lukic ya ha logrado ejecutar la simulación más grande de su tipo realizada hasta ahora.

Fabricación de grafeno y nanotubos de carbono.
Vasilii Artyukhov de la Universidad Rice en Estados Unidos usó a Edison para simular la forma en que el grafeno y los nanotubos de carbono son "cultivados" sobre sustratos metálicos mediante deposición química de vapor. Para los objetivos de Artyukhov, las conexiones rápidas de Edison entre los nodos de procesadores le han permitido disponer de una capacidad de cálculo muy superior y al doble de velocidad que antes. Artyukhov, Boris Yakobson, y sus colaboradores están preparando algunos de sus resultados obtenidos gracias a Edison para su publicación en una revista académica.

Mejor combustión para combustibles nuevos.
De la combustión, ya sea en motores de automóviles o en centrales termoeléctricas, depende una gran parte de la energía que el mundo utiliza hoy en día. Hasta que las energías limpias y renovables sustituyan a gran escala a las contaminantes, mejorar la combustión es una cuestión vital, tanto para lograr un mayor rendimiento energético como para mitigar tanto como sea posible la contaminación medioambiental y las emisiones de dióxido de carbono. Para lograr estas mejoras, los ingenieros están aumentando la presión en las cámaras de combustión y usando nuevos tipos de combustibles. Y eso requiere hacer cálculos muy complejos. La científica Jackie Chen y su equipo de investigación en los Laboratorios Nacionales estadounidenses de Sandía están investigando cómo mejorar la combustión utilizando nuevos diseños de motores y combustibles como el biogasóleo, el gas sintético (rico en hidrógeno y obtenido de la gasificación del carbón), y alcoholes como el etanol. El grupo de Chen modela el comportamiento de la combustión de éstos mediante la simulación de algunos de los compuestos químicos subyacentes y las condiciones de mezcla presentes en estos motores de combustión. Chen, Hemanth Kolla y Sgouria Lyra modelaron con Edison el oxígeno y el hidrógeno mezclándose y quemándose en una configuración empleada en motores de avión y bajo otras condiciones. Gracias a Edison, el trabajo se ha hecho con una eficacia entre 4 y 5 veces mejor que en la supercomputadora anterior, Hopper, también de Cray.

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