Pittsburgh Supercomputing Center democratiza la HPC como servicio

La high performance computing (HPC) puede ser una herramienta eficaz para impulsar los avances necesarios para curar las enfermedades, proteger el medio ambiente y profundizar nuestro entendimiento del universo. Pero para maximizar su impacto, la HPC debe estar al alcance de los investigadores y científicos. Así que el Pittsburgh Supercomputing Center aprovechó la tecnología de HPE para desarrollar Bridges, un superordenador fácil de usar como una portátil.

Logotipo de Pittsburgh Supercomputing Center

Aumentar la apuesta en la IA

Hasta ahora, la IA ha estado limitada por las grandes cantidades de datos y el poder de procesamiento necesarios para aplicar algoritmos. El superordenador Bridges del Pittsburgh Supercomputing Center aporta avances que permiten a los investigadores hacer frente a los problemas del mundo real.

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Reproducir el vídeo del superordenador que juega al póker

Un casino en Pittsburgh. Cuatro de los mejores jugadores de póker del mundo. Un programa de IA llamado Libratus. ¿Quién ganó? Apostemos por Libratus.

El programa de inteligencia artificial (IA), desarrollado por investigadores de la Universidad Carnegie Mellon (CMU), creaba una estrategia. Y cada noche, durante los 20 días de torneo, Libratus analizaba los acontecimientos para mejorar y corregir sus habilidades y así derrotar a sus rivales de carne y hueso. Esta IA ha superado a los mejores jugadores humanos de póker. Si bien la promesa de la IA data la década de 1960, recién durante los últimos años se ha observado un enorme progreso, impulsado por los nuevos algoritmos de IA.

Detrás de Libratus había un nuevo tipo de superordenador llamado Bridges. Financiado por la National Science Foundation (NSF), Bridges fue diseñado por el Pittsburgh Supercomputing Center (PSC) para converger la IA con la HPC y Big Data, y ponerse a disposición de los investigadores de todo el país. El superpoderoso Bridges ha sido diseñado para que los usuarios puedan acceder a través de interfaces de software que no requieren habilidades de programación especializadas. PSC pone a disposición el superordenador Bridges sin coste alguno para la investigación abierta en diferentes campos, desde la genómica hasta las ciencias sociales, y previo acuerdo, en la industria.

Hay mucho en juego. Mientras que la versión “heads-up” sin límites de apuestas del Texas Hold’em poker se ha convertido en el principal referente al momento de evaluar el progreso de los algoritmos para el razonamiento estratégico basado en información imperfecta, los algoritmos utilizados para resolverlo son independientes de las aplicaciones y se aplican a un conjunto de configuraciones de razonamiento estratégico. Los verdaderos beneficiarios serán las personas y el planeta. Bridges democratiza la supercomputing al garantizar su disponibilidad y su facilidad de uso. Solo se escogerán las propuestas más sólidas a través de un proceso de revisión por expertos altamente selectivo. Los investigadores están usando Bridges para estudiar cómo hacer un uso más eficiente de la red de energía, cómo las especies responden al cambio medioambiental, las causas de la enfermedad pulmonar, y muchos otros problemas de alto impacto que, en el pasado, eran demasiado complejos para ser resueltos.

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Ordenador derrota a 4 de los mejores jugadores de póker

$17,2 M

Fondos destinados por la National Science Foundation para Bridges
  • "El proyecto de póker estudio el razonamiento estratégico basado en información imperfecta. Las aplicaciones del mundo real incluyen: negociación, optimización de estrategias empresariales, precios estratégicos, ciberseguridad y planificación de tratamientos médicos. ¿Cómo controla las células T de una persona para luchar contra el cáncer?"

    Prof. Tuomas Sandholm, Fundador y Director, Electronic Marketplaces Laboratory, Carnegie Mellon University, y Fundador y CEO, Strategic Machine, Inc

Supercomputing para la resolución de superproblemas

El Pittsburgh Supercomputing Center ofrece a los investigadores acceso a superordenadores para resolver los problemas más desafiantes en ciencias e ingeniería, incluidos el tratamiento de enfermedades complejas y la protección del medio ambiente.

Imagen abstracta que representa problemas matemáticos complejos

El PSC ofrece a los investigadores universitarios, públicos y de la industria en todo el país acceso a potentes y de lo contrario excesivamente costosos sistemas para HPC, análisis y gestión de datos y comunicaciones.

El PSC potencia a los investigadores para que resuelvan los problemas más desafiantes en ciencias e ingeniería, incluidos el tratamiento de enfermedades complejas, la protección del medio ambiente y otros problemas clave a los que se enfrenta la humanidad.

El centro es un partner líder del Extreme Science and Engineering Discovery Environment (XSEDE), el programa de ciberinfraestructura de la National Science Foundation. El PSC es el resultado de un esfuerzo conjunto de la Universidad Carnegie Mellon y la Universidad de Pittsburgh con el apoyo de las agencias federales, la Comunidad de Pennsylvania y el sector privado.

1986

Año de establecimiento

6600

Científicos e ingenieros principales prestaron servicio

10 824

Subvenciones de investigación
  • "Nuestros usuarios están resolviendo problemas que importan: enfermedades, terremotos, cuestiones vinculadas a la economía y la seguridad. Lo pueden hacer gracias a los sistemas de HPC/HPDA convergentes, diseñados específicamente para las aplicaciones de hoy y mañana."

    Nick Nystrom, Director Interino, Pittsburgh Supercomputing Center

Llevar la supercomputing avanzada a los no programadores

El PSC quería que un sector más amplio de la comunidad de investigación pudiera tener acceso a los recursos HPC. Eso significaba crear un superordenador para personas vinculadas al campo de la ciencia y la investigación, y no de la programación.

Imagen abstracta que representa la complejidad computacional

Detectar ciberataques. Curar el cáncer de mama. Pronosticar fuertes tormentas. El hilo conductor entre estos apremiantes desafíos es su complejidad computacional. Ningún ordenador normal puede procesar cálculos a gran escala para que los investigadores puedan comprenderlos. Y la alternativa, esa clase de sistemas de gran potencia denominados superordenadores, tiende a ser cara y difícil de construir y gestionar.

Allí es donde el PSC entra en escena. Con el respaldo de la National Science Foundation y otros fondos, el PSC ofrece recursos HPC sin coste alguno a investigadores a cargo de estudios de diversa índole: desde neurociencia y las causas del cáncer hasta meteorología y economía nacional.

La base de usuarios tradicional del PSC solía incluir a ingenieros, químicos y físicos, personas que normalmente contaban con habilidades de HPC especializadas. Ahora, el PSC está poniendo a disposición sus recursos para investigadores que son expertos en sus campos de estudio, pero que probablemente nunca hayan programado un ordenador. Para llegar a estas nuevas comunidades, el PSC proporciona potencia HPC a través de los tipos de interfaces de software que los investigadores acostumbran a usar en sus ordenadores portátiles.

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Recargo por utilizar recursos de PSC para investigación abierta

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Programación informática necesaria para usar HPC
  • "Queríamos llevar HPC a aquellas personas que nunca antes la habían usado. Todo el mundo tiene ahora acceso a fuentes de datos de gran tamaño, como las bases de datos genómicas y los datos provenientes de las redes sociales. La tecnología supercomputing fácil de usar les ayuda a aprovechar al máximo estos datos para la resolución de problemas complejos."

    Nick Nystrom, Pittsburgh Supercomputing Center

Cómo ofrecer HPC como servicio

Al crear Bridges, el PSC tuvo que reunir los más altos niveles de almacenamiento, memoria y capacidad de procesamiento de supercomputing, y ponerlos a disposición a través de interfaces de escritorio ya conocidas por la mayoría de los investigadores.

Durante la planificación del nuevo superordenador al que llama Bridges, el PSC hizo frente a dos tipos de desafíos técnicos.

Uno fue reunir los más altos niveles de almacenamiento, memoria y capacidad de procesamiento de supercomputing. Bridges necesita una memoria considerable, por ejemplo, para acelerar de días a horas el montaje de grandes secuencias del genoma a partir de pequeños fragmentos de ADN. Debe realizar cálculos rápidos para resolver problemas divididos en pequeños componentes, tales como informatizar el consumo energético de cientos de edificios durante muchos ciclos. Necesita capacidades de IA como, por ejemplo, las que Libratus usaba para jugar al póker, para aplicarlas a la resolución de problemas de biología, química y ciencia de materiales.

El otro desafío fue poner todo esto a disposición a través de aplicaciones, idiomas y paradigmas de investigación ya conocidos por los investigadores. Estos incluyen herramientas de software como Python, R, MATLAB, y puertas de enlace basadas en navegador utilizadas por decenas de miles de investigadores. Este acceso sin obstáculos permite a los investigadores ampliar sus proyectos actuales sin necesidad de aprender nuevas habilidades de HPC especializadas.

Potencia sin precedentes con la comodidad de los ordenadores de escritorio: PSC puso manos a la obra para crear HPC como servicio.

1,35

Petaflops de velocidad de procesamiento

10 PB

De almacenamiento persistente compatible con la gestión de datos avanzada y las recopilaciones de datos de la comunidad

96

GPU de gama alta
  • "Queríamos reunir grandes cantidades de memoria, nodos y GPU para que los investigadores pudieran ejecutar análisis que, de lo contrario, serían imposibles de realizar. Y también queríamos proporcionarles acceso a través de un navegador web para que no tuvieran que convertirse en programadores."

    Nick Nystrom, Director Interino, Pittsburgh Supercomputing Center

La potencia de la supercomputing con la facilidad del ordenador portátil

Bridges es un recurso fácil de usar que posee la capacidad única de potenciar a diversas comunidades al reunir HPC y Big Data.

Imagen abstracta que representa el superordenador Bridges

El sistema HPC insignia de PSC, Bridges, ejecuta aplicaciones que aceleran el descubrimiento en las ciencias físicas, la biología, la economía, las actividades empresariales y la política, y hasta las humanidades.

Bridges es un recurso petaescala que posee la capacidad única de potenciar a diversas comunidades al reunir HPC, IA y Big Data. Su avanzado conjunto de nodos interrelacionados y sistemas de almacenamiento activos ofrece flexibilidad excepcional para análisis de datos, simulación, flujos de trabajo y puertas de enlace, al aprovechar al máximo la interactividad, la informática paralela, el motor de procesamiento Spark y el marco de programación Hadoop. Las unidades de procesamiento gráfico (GPU) posibilitan el aprendizaje profundo y aceleran los simulacros. Bridges es un sistema heterogéneo: gracias al software escrito en PSC y la nueva arquitectura OmniPath de Intel, los científicos pueden aplicar diferentes partes del superordenador a diferentes tramos de sus problemas de informática, lo que les permite reutilizar las aplicaciones existentes de forma productiva y acelerar los resultados.

Además, Bridges está diseñado para admitir software y entornos prácticos y conocidos tanto para usuarios HPC tradicionales y no tradicionales. Supercomputing tan fácil de usar como su ordenador portátil.

~400

Investigadores usan actualmente Bridges

153

Centros de trasplantes en los EE. UU. optimizan la Donación Renal Pareada
  • "Al trabajar con HPE Pointnext, identificamos las soluciones para servidores de Hewlett Packard Enterprise exactas, junto con la arquitectura Omni-Path, para hacer de Bridges una realidad."

    Nick Nystrom, Director Interino, Pittsburgh Supercomputing Center

El ganador del premio: todos nosotros

La diversidad de proyectos genera nuevos conocimientos.

Desde 1986, más de 36 000 usuarios, 6800 científicos e ingenieros principales, y más de 11 000 diferentes tipos de subvenciones en 1525 afiliaciones y centros de investigación en 53 estados y territorios han usado recursos informáticos de PSC. Generación tras generación, se han dado avances en relación con la capacidad de memoria y la velocidad de procesamiento para mejorar la accesibilidad y el almacenamiento de datos. Bridges es todavía el mejor.

Cuatro veces al año, investigadores pueden solicitar tiempo en Bridges. Se han lanzado diferentes proyectos de esta manera. Un equipo estudia las causas del cáncer, las enfermedades pulmonares y los factores que influyen en la función cerebral, basándose en estudios genómicos, imágenes y otros análisis de big data. Otro equipo consulta cientos de miles de documentos históricos en busca de indicios sobre la historia y las experiencias de vida de las mujeres afroamericanas en los Estados Unidos desde 1700 en adelante. Otro equipo estudia el comportamiento de los neutrinos para adquirir nuevos conocimientos sobre las leyes básicas de la física y el origen del Universo.

No se trata del póker, se trata de la vida. La verdadera ganadora es la especie humana.

  • "Vemos cómo personas de las áreas de Filosofía, Inglés, Ciencias Políticas, Economía y Negocios contribuyen como nunca antes a la resolución de problemas que afectan nuestras vidas."

    Nick Nystrom, Director Interino, Pittsburgh Supercomputing Center

Receta de solución

Una nueva era de supercomputing avanzada

Diseñado por PSC y desarrollado, montado y probado por HPE Pointnext según las especificaciones de PSC, Bridges aprovecha al máximo las tecnologías avanzadas de HPE, Intel y NVIDIA para encabezar la nueva era de supercomputing y hacer frente a algunos de los desafíos más complejos del mundo.