Supercomputador "Patagón" pone a la UACh a la vanguardia del procesamiento computacional en el país

La supermáquina está disponible para la comunidad académica y científica de todo el país que requiera procesamiento de alta cantidad de datos. Equipo adjudicado a través de Fondequip.

Más de tres años de operación, 100 cuentas de usuarios, 16 proyectos de investigación y 11 instituciones universitarias y científicas beneficiadas son algunas de las cifras de uso del supercomputador “Patagón” de la Universidad Austral de Chile.

El equipo llegó a fines de 2020 a Valdivia a través de un proyecto Fondequip que adjudicó el Dr. Cristóbal Navarro, académico del Instituto de Informática de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería.

¿Qué es un supercomputador?

Cristóbal Navarro explica que se llama supercomputador a cualquier computador que tenga una tasa de cómputo (operaciones/segundo) de varios órdenes de magnitud superior a un computador común. 

Por dar un ejemplo, si un computador común hace un billón de operaciones en un segundo, un supercomputador entonces hará 100 billones de operaciones por segundo, o más, lo que se puede interpretar a que tiene el poder de cómputo de 100 computadores o más.

“En términos prácticos, esto significa que se puede acelerar el procesamiento de tareas que requieren mucho cálculo, permitiendo el avance de la ciencia y tecnología, que es donde predominan esta clase de desafíos computacionales", dice.

"En la actualidad los supercomputadores se construyen en base a la idea del paralelismo, es decir, se juntan varios computadores de alta potencia en un mismo lugar físico, se conectan entre ellos por una red de alta velocidad y se configuran para que trabajen todos al mismo tiempo (trabajar en paralelo) sobre una misma tarea que es divisible en tareas menores”, sostiene el académico.

Por lo tanto, lo que se gana con su utilización es tiempo para los investigadores que necesitan procesamiento de alta cantidad de datos. A la fecha, las principales áreas de trabajo que han sido beneficiadas con la supermáquina son inteligencia artificial, aplicada a áreas como astroinformática, procesamiento del lenguaje natural y bioinformática, así como también en ámbitos de procesamiento de imágenes, investigación en GPU computing, simulaciones físicas, investigación en algoritmos y estructuras de datos y minería de datos.

Cualidades del “Patagón”

Las ventajas del supercomputador de la UACh son fundamentalmente tres:

Uso abierto: su uso está abierto a todos los investigadores del país, alineándose al 100% con el objetivo país de un Fondequip, que es el fondo con el que se adquirió el supercomputador.

Autogestión: los usuarios funcionan con el sistema de autogestión. Es decir, ellos mismos configuran su entorno de trabajo, instalan software que necesitan, sin afectar a los otros usuarios y sin poner en peligro al equipo. Esto se logra gracias a que el “Patagón” funciona en base a contenedores. 

Cómputo por GPU: el “Patagón” basa su poder de cómputo en sus GPUs. Esto lo hace excepcionalmente rápido para tareas altamente paralelizables, y especialmente eficiente para tareas de inteligencia artificial. También lo hace energéticamente eficiente.
 

Experiencias de usuarios

En sus tres años de funcionamiento el “Patagón” ha atendido los requerimientos de 11 instituciones de educación superior y centros de investigación de Chile, 16 proyectos de investigación, 10 artículos WOS, ocho artículos Scopus o similares y 12 tesis de pregrado/postgrado. Un listado actualizado de estos productos se mantiene público en https://patagon.uach.cl/research

Entre los proyectos que han sido beneficiados con el “Patagón” destaca ANID Fondef IdeA ID20I10333 “FuSA: Sistema Inteligente para la Detección de Fuentes Sonoras Ambientales”, ejecutado por investigadores de los institutos de Acústica e Informática de la UACh.

Para este proyecto se entrenaron de manera paralela modelos de redes neuronales con una gran cantidad de datos, para detección y clasificación de audios y sobre los resultados obtenidos con el uso del “Patagón”. 

El Dr. Víctor Poblete, académico del Instituto de Acústica, resalta entre sus bondades que “permite un gran poder de procesamiento y de manera paralela dispone de una documentación bastante clara, la que ha se ha ido fortaleciendo en el tiempo, gracias al excelente equipo humano que hay detrás del mantenimiento de Patagón y tercero, el trabajo de este equipo ha generado interés en una gran comunidad tanto de estudiantes como de docentes en la que se comparten dudas y experiencias acerca de su uso”.

Por su parte, el Dr. Mauricio Cerda, del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Facultad de Medicina de la U. de Chile, usó el “Patagón” en su proyecto Fondecyt 1221696 “Weakly supervised semantic segmentation through global constraints to minimize training examples in biomedical imaging”. 

Sobre su experiencia como usuario, señala: “Patagón es una infraestructura de supercómputo única a nivel nacional, pues además de las capacidades físicas, la manera en que está organizada entrega gran libertad para configurar el ambiente de trabajo". 

"Esto hace que la implementación de flujos de trabajo se acelere drásticamente. Por ejemplo, en aplicaciones de aprendizaje automático, donde las librerías evolucionan constantemente, el sistema de contenedores autogestionado permite, sin intervención de administradores, usar los avances más recientes del área en nuestros experimentos”, sostiene.

Misma experiencia es la que tuvo el Dr. Alejandro Figueroa, del Departamento de Informática y Computación de la U. Tecnológica Metropolitana (UTEM), quien ocupó el equipo para la investigación de su proyecto Fondecyt 1220367 “Multimodal Demographics and Psychographics for Improving Engagement in Question Answering Communities”.

“Lo más destacable de Patagón es la infraestructura que ofrece en términos de cómputo GPU que se ha mantenido gratuita para los investigadores nacionales", indica. 

"Basado en un sistema de contenedores moderno, es posible que cada investigador trabaje en el servidor disminuyendo el impacto sobre sus colegas. Hasta donde tengo entendido, es la mejor opción que tiene un investigador común y silvestre en nuestro país para poder trabajar con algunos de los modelos más modernos”, dice.

¿Cómo acceder al "Patagón"?

El supercomputador se encuentra disponible para cualquier investigador o tesista (a través de su profesor patrocinante) que lo solicite ingresando a https://patagon.uach.cl/patagon/solicitud

Una vez que se ingresa al enlace se debe completar la información solicitada, adjuntar el formulario completo y firmado, junto con la llave pública ssh del computador que va a entrar. La misma página del supercomputador tiene tutoriales para comenzar a usarlo.

Como recomendación, se recuerda que al igual que otros supercomputadores (incluido el “Leftraru” del NLHPC), el “Patagón” ofrece el recurso computacional, es decir, el hardware. 

Entonces, todo el uso/procesamiento/análisis del software queda en manos de cada equipo de investigación. El único requisito de conocimiento técnico es que al menos una persona del grupo de investigación sepa sobre Linux, algo estándar en los supercomputadores.