Computación de Altas Prestacións e Cloud para Aplicacións de Alto Interese

Neste proxecto propóñense solucións de hardware e software asociadas á computación de alto rendemento que permiten responder á execución eficiente e segura de aplicacións que supoñen un desafío pola súa complexidade e pola súa demanda por sectores prioritarios na estratexia de investigación e transferencia a nivel europeo. Proponse o desenvolvemento de solucións asociadas a moitas e múltiples arquiteturas e a sistemas baseados en aceleradores como GPU ou FPGA. Tamén se presentarán solucións centradas nos sistemas Cloud, cuxo uso se intensifica debido á popularidade da Internet das cousas (IoT) e modelos como Fog Computing. Os obxectivos céntranse en dúas liñas básicas: computación masiva para aplicacións desafiantes e HPC e Cloud para procesar grandes volumes de datos.

Esta proposta ten un alto compoñente interdisciplinar ao combinar arquitectura puramente informática e aspectos HPC con aplicacións de especial interese e nas que o equipo ten unha experiencia contrastada.

Obxectivos

En canto ao primeiro dos obxectivos, proporanse técnicas e solucións de software. Desenvolveranse técnicas e ferramentas no campo da modelización e mellora do rendemento tanto en termos de execución como de consumo de enerxía. Proporcionaranse solucións computacionalmente eficientes para aplicacións que neste momento supoñan desafíos científicos abertos. O primeiro é a simulación eficiente de dispositivos semicondutores que é necesaria para campos tan variados como a construción de células solares de nova xeración ou a fabricación de novos dispositivos electrónicos. Tamén aborda a solución de problemas relacionados con situacións de aterraxe de emerxencia de helicópteros e drons, ou a explotación de recursos asociados á información LIDAR e á fotogrametría. Por último, estúdanse problemas relacionados coa gravación de información de diferentes fontes, a análise da cobertura do solo ou o desenvolvemento de técnicas que permitan o mapeo de recursos vexetais a través de imaxes multihiperspectrais. Todas estas aplicacións funcionan con grandes cantidades de datos e con requisitos para unha execución eficiente e en moitos casos en tempo real. As solucións proporcionadas pódense empregar no problema da extinción de incendios forestais.

No segundo dos obxectivos, HPC e Cloud para o procesamento de grandes volumes de datos, propóñense solucións asociadas coa computación en nube que permiten un mellor uso dos recursos computacionais dispoñibles nunha organización para a execución eficiente de tarefas de Big Data. Estas arquitecturas combinarán o uso de clusters dedicados xunto con clusters creados baixo demanda con nodos FPGA e sistemas de computación oportunistas. A dispoñibilidade de FPGA que integran procesadores de uso xeral con lóxica programable no chip permitirá obter sistemas configurables cun procesador de uso xeral e varias unidades de procesamento, configurando un sistema heteroxéneo. Tamén se discutirá a seguridade en contornos e contedores baseados na nube e proporanse melloras para facer seguros estes despregamentos en nubes públicas. Os problemas no campo da bioinformática e a simulación de dispositivos semicondutores tomaranse como aplicacións de proba para estas técnicas.

Neste proxecto propóñense solucións de hardware e software asociadas á computación de alto rendemento que permiten responder á execución eficiente e segura de aplicacións que supoñen un desafío pola súa complexidade e pola súa demanda por sectores prioritarios na estratexia de investigación e transferencia a nivel europeo. Proponse o desenvolvemento de solucións asociadas a moitas e múltiples arquiteturas e a sistemas baseados en aceleradores como GPU ou FPGA. Tamén se presentarán solucións centradas nos sistemas Cloud, cuxo uso se intensifica debido á popularidade da Internet das cousas (IoT) e modelos como Fog Computing. Os obxectivos céntranse en dúas liñas básicas: computación masiva para aplicacións desafiantes e HPC e Cloud para procesar grandes volumes de datos. Esta proposta ten un alto compoñente interdisciplinar ao combinar arquitectura puramente informática e aspectos HPC con aplicacións de especial interese e nas que o equipo ten unha experiencia contrastada.    En canto ao primeiro dos obxectivos, proporanse técnicas e solucións de software. Desenvolveranse técnicas e ferramentas no campo da modelización e mellora do rendemento tanto en termos de execución como de consumo de enerxía. Proporcionaranse solucións computacionalmente eficientes para aplicacións que neste momento supoñan desafíos científicos abertos. O primeiro é a simulación eficiente de dispositivos semicondutores que é necesaria para campos tan variados como a construción de células solares de nova xeración ou a fabricación de novos dispositivos electrónicos. Tamén aborda a solución de problemas relacionados con situacións de aterraxe de emerxencia de helicópteros e drons, ou a explotación de recursos asociados á información LIDAR e á fotogrametría. Por último, estúdanse problemas relacionados coa gravación de información de diferentes fontes, a análise da cobertura do solo ou o desenvolvemento de técnicas que  permitan o mapeo de recursos vexetais a través de imaxes multihiperspectrais. Todas estas aplicacións funcionan con grandes cantidades de datos e con requisitos para unha execución eficiente e en moitos casos en tempo real. As solucións proporcionadas pódense empregar no problema da extinción de incendios forestais. No segundo dos obxectivos, HPC e Cloud para o procesamento de grandes volumes de datos, propóñense solucións asociadas coa computación en nube que permiten un mellor uso dos recursos computacionais dispoñibles nunha organización para a execución eficiente de tarefas de Big Data. Estas arquitecturas combinarán o uso de clusters dedicados xunto con clusters creados baixo demanda con nodos FPGA e sistemas de computación oportunistas. A dispoñibilidade de FPGA que integran procesadores de uso xeral con lóxica programable no chip permitirá obter sistemas configurables cun procesador de uso xeral e varias unidades de procesamento, configurando un sistema heteroxéneo. Tamén se discutirá a seguridade en contornos e contedores baseados na nube e proporanse melloras para facer seguros estes despregamentos en nubes públicas. Os problemas no campo da bioinformática e a simulación de dispositivos semicondutores tomaranse como aplicacións de proba para estas técnicas. - PID2019-104834GB-I00 - Dora Blanco Heras, Francisco Fernández Rivera - Natalia Seoane Iglesias, Antonio García Loureiro, José Carlos Cabaleiro Domínguez, Francisco Argüello Pedreira, Tomás Fernández Pena