El acto tendrá lugar en Trento (Italia) el próximo día 27 de Febrero a las 12 horas en la sede de la ECT (European Centre for Theoretical Studies in Nuclear Physics), Via delle Tabarelle, Villazzano (Trento), con la asistencia del Rector de la Universidad de Ferrara, el Rector de la Universidad de Roma La Sapienza, investigadores de diferentes centros italianos, desarrolladores de la Empresa Eurotech, el director del BIFI D. José Félix Sáenz y el Director del Proyecto Janus D. Alfonso Tarancón.

El 27 de febrero se presentará oficialmente en Trento Janus, un superordenador nacido de una idea y un proyecto de científicos Italianos y Españoles de las Universidades de Extremadura, Ferrara, Complutense de Madrid, Roma La Sapienza y Ferrara, y fabricado por el grupo industrial italiano Eurotech.

JANUS es un ordenador extremadamente innovador, con un alto nivel de paralelismo, y cuya arquitectura esta basada en FPGA (Field Programmable Gate Array), chips en los que las conexiones hardware pueden ser programadas específicamente para cada programa concreto en el momento de la ejecución.

El nombre Janus, por el antiguo dios del mismo nombre, procede de esta doble programación, por la cual el programador decide no sólo las instrucciones a ejecutar sino también la funcionalidad lógica del hardware. Es evidente que esta flexibilidad permite alcanzar prestaciones revolucionarias para algunos problemas concretos.

La investigación científica usa modernos instrumentos de cálculo disponibles hoy en día para adquirir nuevos conocimientos en los mas variados campos: ejemplos típicos de lo muy grande y lo muy pequeño son respectivamente el estudio del origen del universo y el estudio del comportamiento de las proteínas dentro de las células, pero hay muchos otros temas que se vislumbran cruciales en el ámbito del supercálculo.

Disponer de ordenadores de altas prestaciones es necesario si se quiere resolver estas investigaciones de alto nivel. Por eso, uno de los criterios actuales para medir el grado de desarrollo de un país es la potencia de cálculo disponible.

La heterogeneidad de los problemas y de su estructura lleva a la selección, en casos diversos, de distintas tipologías de ordenadores. Ejemplos de ello, un supercomputador basado en procesadores comerciales, en infraestructuras informáticas como el GRID, en sistemas de cálculo voluntario (en los cuales un programa o un salvapantallas descargado de Internet, por ejemplo, ayuda en la factorización de números primos o en la determinación de la topología exacta de Internet) y, finalmente, cálculos dedicados y aplicaciones específicas.

Grupos de científicos de todo el mundo están trabajando al mismo tiempo desde hace muchos años en investigación de temas de física avanzada y en el desarrollo de computadoras de alto rendimiento para las aplicaciones de la física de altas energías y de la materia condensada con el fin de mejorar y hacer cada vez más precisas las simulaciones numéricas.

Entre éstos, tiene un papel importante un grupo de científicos italianos y españoles que afrontan, entre otros, el problema relativo al estudio de los sistemas desordenados, incluyendo los vidrios de spin, materiales con propiedades peculiares, y, más en general, sistemas complejos de naturaleza variada (modelos de mercados económicos, problemas de optimización, sistemas biológicos )

Los ordenadores convencionales e incluso los más grandes supercomputadores existentes no pueden dar solución a estos problemas, ya que a pesar de los procedimientos para analizar numéricamente reconduciendo los cálculos a secuencias de operaciones muy sencillas, éstos requerirían de centenares o miles de años de tiempo de cálculo para llevar a cabo la cantidad necesaria de operaciones. Janus interviene precisamente en la resolución de este tipo de problemas.

El hecho de que problemas de gran complejidad e interés puedan afrontarse mediante la aplicación repetida de algoritmos simples permite implementar en las FPGA, procesadores “vergini” cuyas conexiones hardware pueden ser programadas para funciones específicas en el momento de la aplicación del programa.

La posibilidad de programación directa de las funciones hardware asegura que puede obtenerse de una única FPGA prestaciones entre 10 y 1000 veces superiores, según la aplicación elegida, y comparándose al mejor procesador disponible a día de hoy.

Igualmente importante es el reducido consumo energético de Janus, que lleva a cabo las operaciones de cálculo utilizando aproximadamente una centésima de la energía que utilizaría un supercomputador tradicional.

Janus ha sido concebido y proyectado aprovechando la gran experiencia en investigación y desarrollo en ordenadores dedicados: Janus esta dedicado específicamente al análisis y simulaciones de los modelos físicos que describen los vidrios estructurales y vidrios de spin y de otros sistemas complejos, como por ejemplo las redes sociales, las proteínas o los problemas de optimización.

Janus ha sido ideado y diseñado bajo las investigaciones de las Universidad de Extremadura, la Universidad de Ferrara, la Universidad Complutense de Madrid, la Universidad de Roma La Sapienza y el BIFI, Instituto de Biocomputacion y Física de Sistemas Complejos de la Universidad de Zaragoza

El proyecto hereda y pone en sinergia dos capítulos diferentes y complementarios de experiencia de alto nivel en el campo del desarrollo de sistemas de cálculo dedicado para aplicaciones científicas. El grupo de investigación italiano ha estado comprometido en un pasado cercano en el proyecto APE del Instituto Nacional de Física Nuclear, que ha realizado diversas generaciones de sistemas de cálculo utilizados en el estudio teórico de las propiedades elementales, mientras que el grupo de investigadores españoles ha colaborado en el proyecto SUE, uno de los pioneros en la utilización de forma científica de las FPGA.

Estas dos experiencias diferentes, contando con el apoyo del grupo industrial Eurotech, se han unido ahora en la creación de Janus. La presencia de una empresa de gran nivel tecnológico como un partner más, permitirá a Janus entrar en mercados de ese mismo nivel tecnológico, que al mismo tiempo están más lejanos de la comunidad de investigación que ha desarrollado este ordenador. Para llevar a cabo este fin, será formalizado un acuerdo entre las Universidades y la empresa Eurotech que permitirá esta transferencia tecnológica.

El diseño de Janus se ha desarrollado a lo largo de diferentes e importantes pasos. El primero de ellos, fue la decisión del tipo de problemas para los cuales el uso de este supercomputador habría tenido impacto. Después se definió la arquitectura global, su geometría y los componentes, y el sistema de Input/Output. Seguidamente se pasó al diseño concreto del archivo y base de las formulas de cálculo. En esta fase la colaboración con el grupo Eurothech ha jugado un papel muy importante.

La colaboración entre científicos con diferentes formaciones e investigaciones y entre científicos y un grupo industrial puntero ha permitido un intercambio fluido de ideas, un encuentro interdisciplinario y una sinergia esencial que ha culminado en la
realización de Janus y en su uso como elemento fundamental de las investigaciones científicas punteras.

El próximo día 27 de Mayo tendrá lugar en el Patio de la Infanta de Ibercaja la presentación del Superordenador Janus.

Janus no es un ordenador convencional. Tiene la particularidad de que sólo es capaz de trabajar en unos pocos tipos de problemas. Está muy especializado, a diferencia de los ordenadores convencionales, que pueden hacer de casi todo (editar textos, navegar por internet, ver vídeos, fotos, calcular…).

Janus sólo puede trabajar para realizar cálculos y sólo un tipo de cálculos concretos. Pero, para ello, Janus es extremadamente veloz; de hecho, el más veloz del mundo.

La potencia de un ordenador puede medirse en millones de operaciones por segundo. Así, un ordenador convencional, similar a los de nuestras casas, pueden hacer del orden de mil millones de operaciones por segundo. Pues bien, Janus, en los primeros problemas que ha atacado, ha alcanzado velocidades de hasta 90 billones, es decir, la potencia de 90 mil ordenadores convencionales juntos.

El objetivo con que se ha creado Janus ha sido atacar problemas que en ordenadores convencionales necesitarían décadas y hasta siglos.

En concreto, Janus ha comenzado estudiando materiales magnéticos, los vidrios de espin, que hasta ahora han resistido todos los intentos de los científicos para comprender sus misterios.

En breve, se estudiarán otros modelos de interés como el comportamiento de moléculas al interaccionar con proteínas que podrían tener resultados para el desarrollo de nuevos fármacos.

BREVE HISTORIA

Desde el Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos,Alfonso Tarancón ha coordinado un amplio grupo de investigadores que han concebido y diseñado Janus. En este grupo han participado las Universidades de Zaragoza, Universidad Complutense de Madrid y Extremadura, y en Italia, las Universidades de Ferrara y Roma. Los fondos han procedido de las diferentes instituciones, pero principalmente, de Fondos FEDER de la Diputación General de Aragón (600.000 Euros), del Premio Microsoft Europa concedido a Girogio Parisi, miembro de la colaboración Janus, aportados en gran parte en el proyecto y, la colaboración de la Obra Social y Cultural de Ibercaja.

En el BIFI se ha concebido la arquitectura general de la máquina, los programas necesarios para su control y la gestión desde los ordenadores exteriores. También desde el CPS- Universidad de Zaragoza, el profesor Denis Navarro ha desarrollado los programas para “enseñar” a Janus a realizar los cálculos necesarios para la investigación.

La máquina ha sido fabricada por la empresa italiana Eurotech, que también ha apoyado económicamente el desarrollo de Janus. Una vez construido y comprobado Janus, la empresa y las Universidades participantes han suscrito un acuerdo con Eurotech para que la empresa pueda comercializar Janus, lo que ya se ha producido, de modo que investigadores y desarrolladores de todo el mundo puedan utilizar también esta nueva máquina.

Janus fue presentado para Italia en la ciudad de Trento el día 27 de Febrero en la sede de la ECT (European Centre for Theoretical Studies in Nuclear Physics) y al acto asistieron diferentes autoridades, entre ellas el Rector de la Universidad de Ferrara, el Rector de la Universidad de Roma La Sapienza, investigadores de diferentes centros italianos, desarrolladores de la Empresa Eurotech, el director del BIFI D. José Félix Sáenz y el Director del Proyecto Janus D. Alfonso Tarancón.

Tras su presentación, Janus ha realizado un cálculo intensivo de unos de los problemas abiertos más difíciles de resolver: el estudio de los vidrios de spin; en concreto, del llamado modelo de Edwards-Anderson. Para obtener resultados fiables que aclaren algunas cuestiones en discusión en la comunidad científica, harían falta del orden de 100 años en ordenadores convencionales. Los resultados obtenidos, lo mejores y más precisos obtenidos hasta la fecha, han sido enviados para su publicación a una de las revistas más prestigiosas del mundo en este campo, Physical Review Letters.

Estos primeros resultados demuestran asimismo el correcto funcionamiento de la máquina y han permitido a los investigadores integrantes de la colaboración Janus postularse como candidatos al premio Gordon Bell Prize, considerados como los Nobel de la Computación.

Los Gordon Bell se entregan anualmente durante la Conferencia Internacional de Computacion de Altas Prestaciones (International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis). Este año se celebrarán en Noviembre, en Austin, http://sc08.supercomputing.org/

El Gordon Bell tiene dos categorias principales, una a la máquina con mayor potencia de cálculo absoluto y otra a la mayor relación potencia/precio, es decir a la máquina más eficiente para realizar cálculos. Janus se opta a esta categoria.

Las mejores máquinas del mundo, como por ejemplo Blue Gene, han ganado el Gordon Bell en ediciones anteriores.

SUPERORDENADOR VERDE

El ordenador está ya operativo. Ocupa un armario de casi 2 metros y medio de alto, a pesar de lo cual es el más eficiente del mundo en cuanto a consumo energético. En la lista de los “ordenadores verdes” que puede verse en http://www.green500.org/lists/2007/11/green500.php

el ordenador más eficiente hasta ahora en el mundo realiza 357 millones de operaciones por segundo por cada watio de potencia, JANUS realiza 8750 millones de operaciones por watio consumido.

PRESENTACIÓN

Janus ha sido contruído por Eurotech en su sede de Amaro, en el Norte de Italia. El pasado 27 de Febrero fue presentado en Trento, en el ECTI (European Center for Theoretical Sutdies in Nuclear Physics).

Tras los últimos tests, la máquina ha sido trasladada a Zaragoza, donde se ubicará definitivamente en las instalaciones del BIFI.

El acto de presentación tendrá lugar en el incomparable marco del Patio de la Infanta. Contará con la asistencia de la Consejera de Ciencia, Tecnología y Universidad del Gobierno de Aragón, El Rector de la Universidad de Zaragoza y el Presidente de Ibercaja entre otras personalidades.

Contacto:

Alfonso Tarancón
Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos
Universidad de Zaragoza
976 56 22 13
bifi@unizar.es