Unesp é selecionada para programa global da Intel

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O Núcleo de Computação Científica (NCC) da Unesp foi escolhido como um dos centros integrantes do programa “Intel Parallel Computing Centers” (IPCC). Ao se tornar um IPCC, uma distinção recebida por cerca de outros 30 centros de computação paralela em todo o mundo, o NCC se junta a um seleto grupo de instituições de alto

O Núcleo de Computação Científica (NCC) da Unesp foi escolhido como um dos centros integrantes do programa “Intel Parallel Computing Centers” (IPCC).

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Ao se tornar um IPCC, uma distinção recebida por cerca de outros 30 centros de computação paralela em todo o mundo, o NCC se junta a um seleto grupo de instituições de alto nível, que inclui ETH Zürich, Lawrence Berkeley National Laboratory, Universidades de Stanford e Wisconsin, Georgia Institute of Technology, Centro de Computação Avançada do Texas (TACC), Universidades de Bristol e Edimburgo, entre outras.

Os IPCC’s estão focados no desenvolvimento e aprimoramento de software para aumentar o paralelismo e a escalabilidade de aplicações de alto desempenho por meio de técnicas de programação paralela e otimização que buscam aproveitar ao máximo os recursos dos novos processadores e aceleradores com muitos núcleos de processamento.

Para a Intel, as inovações recentes da computação massivamente paralela, envolvendo sistemas com processadores multicore, estão abrindo novas oportunidades para o processamento de alto desempenho em diversas áreas do conhecimento. Ao mesmo tempo, a crescente demanda de computação científica requer o uso cada vez mais eficaz de um grande número de núcleos de processamento, através de técnicas de paralelização. Aplicações deverão ser desenvolvidas ou adaptadas para que se torne possível explorar plenamente o desempenho desses novos sistemas. Ao incentivar o avanço de paralelismo, os IPCC’s buscam acelerar descobertas em diferentes áreas da pesquisa científica.

“A Intel sempre investiu fortemente no avanço da educação e pesquisa, e no caso do IPCC, ter uma universidade brasileira nesta lista tão seleta de instituições pelo mundo todo mostra a importância do Brasil para o cenário da inovação e tecnologia”, destaca em nota Rodrigo Tamellini, Gerente de produtos para tablets e smartphones da Intel. “É a oportunidade de desenvolver um trabalho de ponta que certamente deve gerar excelentes resultados para os estudantes, professores e a indústria brasileira”, conclui.

A disponibilização de recursos de computação de alto desempenho e o suporte aos pesquisadores visando a utilização adequada desses recursos é uma das principais atividades da equipe técnico-científica do NCC/Unesp. Um exemplo típico são os pesquisadores e estudantes do Centro de Pesquisa e Análise de São Paulo (SPRACE), que realizam pesquisas em Física de Altas Energias e usam recursos computacionais e de armazenamento instalados no datacenter do NCC.

“A Unesp tem orgulho de ser reconhecida como um Intel Parallel Computing Center e esperamos que este seja apenas o primeiro passo na criação de um instituto voltado à pesquisa para a inovação em associação com setor privado. Um instituto que traduza, em parceria com outras organizações de pesquisa, o conhecimento científico alcançado na pesquisa básica em aplicações práticas inovadoras”, disse o professor Sérgio Novaes, Diretor Científico do NCC/Unesp. Novaes acrescenta que: “o preconceito histórico do meio acadêmico brasileiro em relação ao possível relacionamento harmonioso e construtivo da universidade com o setor industrial precisa ser rompido para alavancar o bem-estar social e o progresso socioeconômico do País.”

A busca da compreensão da estrutura fundamental da matéria é realizada atualmente com o auxílio de poderosos aceleradores de partículas, como o Large Hadron Collider (LHC) do CERN, o instrumento científico mais sofisticado já construído e que deverá permanecer na vanguarda da investigação nessa área ao menos pelos próximos 20 anos. A pesquisa em Física de Altas Energias requer grande poder de processamento e enorme espaço de armazenamento, tanto para os sistemas de processamento ultrarrápidos durante a fase de aquisição de dados, como para os sistemas usados na etapa de análise dos dados adquiridos e na simulação do comportamento dos detectores de partículas. Para lidar com tais requisitos, a comunidade internacional implantou uma ampla infraestrutura de computação distribuída de forma hierárquica, o Worldwide LHC Computing Grid (WLCG), o qual congrega centros de processamento de dezenas de países em todo o mundo. O NCC/Unesp abriga um desses centros, a T2-BR-SPRACE, considerado um dos centros de processamento mais estáveis e confiáveis de todo o WLCG.

Para permitir novos avanços, o acelerador LHC e seus detectores deverão sofrer sucessivas melhorias nos próximos anos visando amplificar o desempenho dos experimentos. Tais atividades aumentarão enormemente a necessidade de poder de processamento e de espaço de armazenamento e deverão exigir a exploração do paralelismo oferecido pelas novas tecnologias e o uso de plataformas com arquiteturas inovadoras. Torna-se então essencial rever toda a estrutura de software e analisar o desempenho das aplicações atualmente usadas na pesquisa para garantir que elas se tornem capazes de explorar ao máximo as novas arquiteturas de hardware.

Nesse contexto, a parceria entre a Unesp e a Intel direcionará seus esforços em pesquisa e desenvolvimento buscando transformar uma ferramenta de software amplamente utilizada em diferentes áreas, o Geant4, de modo a adaptá-lo às arquiteturas computacionais modernas. O plano de melhoria de desempenho proposto pela Unesp dentro do programa IPCC inclui o desenvolvimento de ferramentas e métricas necessárias para avaliar o desempenho de aplicações Geant4 multi-tarefa executadas em sistemas com coprocessadores Intel Xeon Phi. Os pesquisadores deverão também trabalhar no desenvolvimento de novas estratégias e algoritmos para permitir que o Geant4 faça uso eficiente de múltiplas threads computacionais. Outra atividade prevista no plano de trabalho é a análise do desempenho de aplicações baseadas no Geant4 na próxima geração de coprocessadores Intel (conhecida como “Knights Landing”), bem como a avaliação dos esforços necessários para a adoção dessa nova tecnologia. As atividades serão intimamente relacionadas com o desenvolvimento do Geant-V, a nova geração do software Geant, que está sendo totalmente redesenhado de modo a explorar o paralelismo inerente das novas arquiteturas de hardware. Em um futuro próximo, a versão multi-threaded do Geant4 e o Geant-V deverão convergir para um código comum.

Rogério Iope, Coordenador Técnico do IPCC da Unesp, destacou que “o programa de P&D será desenvolvido em estreita colaboração com pesquisadores do Grupo de Simulações do Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), os quais têm explorado micro-otimizações no código do Geant4 e estão trabalhando em parceria com engenheiros de software do CERN que estão desenvolvendo o Geant-V”.

É importante ressaltar que o Geant4, uma ferramenta de software extremamente complexa, não é usada exclusivamente na área de Física de Altas Energias. “O Geant fornece um ambiente poderoso de simulação que pode ser usado para desenvolver técnicas de radioterapia inovadoras, como a próton-terapia, e também para aprimorar as técnicas tradicionais, concentrando a dose nos tumores e reduzindo a exposição dos tecidos saudáveis”, disse o Dr. Ney Lemke, Professor de Física Médica da Unesp que vem utilizando essa ferramenta em suas pesquisas. “Esperamos que o IPCC da Unesp dê origem a uma contribuição efetiva para a evolução do modelo de computação usado em Física de Altas Energias – e que vá além disso”, disse o Dr. Iope. E ainda afirma que “para contribuir com a comunidade científica brasileira, nossa intenção é realizar anualmente uma oficina para compartilhar a nossa experiência com o uso das ferramentas de desenvolvimento de software paralelo e oferecer treinamentos regulares sobre Programação Paralela utilizando principalmente os processadores Xeon Phi”.


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