El Diplomado en Cómputo de Alto Rendimiento del Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México (LNS/Conacyt)

A no más de dos años de la creación del Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México (LNS), ubicado en las instalaciones de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), y en colaboración con los otros miembros del Consorcio: Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), la Universidad de las Américas Puebla (UDLAP) y la BUAP se ha ido forjando su nombre este Laboratorio Nacional, la primera tarea después de recibir el apoyo del Conacyt para la creación del primer Laboratorio de Supercómputo en una universidad pública fuera de la capital mexicana consistió en conseguir fuentes de financiamiento concurrentes que nos permitieran instalar el equipo, proveer de infraestructura de soporte y servicios a dicho equipo; y captar a personal calificado para su operación y puesta a punto para ofrecer los servicios que un Laboratorio Nacional se compromete a brindar a los usuarios de las instituciones públicas de investigación, enseñanza, servicios, gobierno y productivas en primera instancia; así como a la iniciativa privada como fuente de problemas y recursos para los Laboratorios Nacionales.

Si bien muchos de los elementos dependen estrechamente del financiamiento y son estrictamente técnicos, hay uno que depende en mayor proporción de la necesidad de mantener la estructura funcionando y ampliando su espectro de servicios; y esta es la Formación de Recursos Humanos altamente calificados y especializados. Desde el nacimiento del Laboratorio se han impartido diversos cursos, algunos por parte de las empresas que suministraron la plataforma y los elementos de aprovisionamiento complementario; y otros por los profesores investigadores que laboran y cooperan con el Laboratorio. Muchos de estos cursos se motivaron por el interés de los becarios y alumnos asociados al Laboratorio, y otros por los usuarios de la supercomputadora y sus colaboradores. En general el punto era y sigue siendo el de aprender a utilizar los recursos que la supercomputadora ofrece y cómo estos se pueden utilizar en diferentes ámbitos, ya que las expectativas en general son amplias, pero el cómo aprovechar el medio no siempre es claro.

Como se indica en la página del laboratorio (www.lns.org.mx) a la fecha se cuenta con cuatro grupos de recursos aprovechables de manera directa: Los nodos de cálculo de propósito general, los nodos CUDA, los nodos Xeon Phi y los nodos Gordos, cada uno de estos se puede explotar de dos maneras: utilizando un programa ya desarrollado que se ajuste a nuestro problema o desarrollando código de computadora específico a nuestro problema. En ambos casos se requiere que el usuario o grupo de trabajo elija correctamente la herramienta a utilizarse, así como capacitarse en su uso y finalmente manejarla de manera correcta para resolver el problema planteado. Cada uno de estos problemas se puede atender si el usuario se relaciona con otros usuarios o grupos de investigación alrededor de una temática y que utilicen recursos de supercómputo para solucionar algunos aspectos del tema científico o tecnológico. Esto ocasiona que se aprendan a identificar las herramientas de bajo y alto nivel para resolver los problemas de un área del conocimiento y eventualmente transferir soluciones entre dominios por homologías en los modelos.

Ante estas problemáticas el Laboratorio Nacional de Supercómputo del Sureste de México (LNS) se planteó reducir el tiempo de la curva de aprendizaje para ser capaz de utilizar con éxito las herramientas que él ofrece para aprovechar los recursos disponibles en el Laboratorio. Como medida inicial se discutió la idea de estructurar un Diplomado en Cómputo de Alto Rendimiento (CAR) dirigido a los usuarios del Laboratorio, el primer nivel del diplomado se planteó como una introducción al manejo de los recursos a bajo nivel, esto comprende el manejo de las herramientas de desarrollo para crear soluciones a la medida de cada problema y a veces para muchos problemas de una clase dentro de un dominio concreto: Química, Biología, Física, Ingeniería, Medicina, etcétera.

El Diplomado en CAR se ha planteado en dos etapas, una introductoria al supercómputo y otra que ayude en el manejo de herramientas de alto nivel y específicas a dominios concretos como los mencionados antes.

La estructura del Diplomado en CAR-I se compone de cinco cursos y su objetivo general es: “Formar usuarios de calidad en los servicios que proporciona un laboratorio de Cómputo de Alto Rendimiento como el LNS”. Y sus objetivos particulares son dos: (1) Introducir a  los participantes para el uso y desarrollo de aplicaciones de alto desempeño de cómputo; y (2) Capacitar a los participantes en el ambiente del sistema operativo LINUX utilizado en la supercomputadora del LNS.

Este diplomado comenzó a impartirse en el mes de octubre de este año terminarán sus cursos en enero de 2017, es un programa intenso y se imparten 12 horas de clase teórico y prácticas a la semana.

El perfil del aspirante a este diplomado es contar con una formación general en ciencias y/o en ingenierías y conocimientos básicos de programación. Cuando termine el Diplomado, será capaz de aplicar los conocimientos adquiridos a su área específica de trabajo en relación con el uso de Cómputo de Alto Rendimiento. El requisito académico es estar cursando o haber terminado una licenciatura en ciencias o ingeniería. Todos los participantes podrán acceder al acervo biblio-hemerográfico con que cuenta la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, así como a los servicios biblio-hemerográficos asociados. En particular, los participantes podrán acceder a todos los libros y revistas de computación con que cuenta la BUAP a través de su servicio bibliotecario. A cada alumno del Diplomado se le abrirá una cuenta en la supercomputadora del LNS para que realice sus prácticas y proyectos de curso, cuenta que en el futuro podrá mantener en caso de presentar en colaboración con un asesor académico para el caso de estudiantes un Proyecto de Investigación que requiera el uso de la supercomputadora del LNS.

Los cursos que lo conforman son los siguientes:

  1. Introducción al Sistema Operativo Linux a Nivel de Usuario. En este módulo se hace una introducción al Sistema Operativo que es utilizado en la supercomputadora del LNS y la idea es que los usuarios puedan desenvolverse en ese ámbito con soltura. Se hace un especial hincapié en el Entorno de Ejecución de Tareas (Sistema de Colas SLURM).
  2. Elementos de Arquitectura de Computadoras. Aquí se estudia la manera en que las computadoras están organizadas, desde una máquina personal hasta una supercomputadora. Se discute la estructura de un equipo de CAR y la infraestructura que le da soporte.
  3. Introducción a la Programación y a los Lenguajes. Los puntos más importantes de este módulo se refieren a los Lenguajes mediante los cuales se desarrollan programas de Computadora en ambientes de CAR. Se estudian los Lenguajes más importantes, el cómo ejecutarlos en el ambiente de colas multiusuario y multiproceso.
  4. Cómputo Paralelo I. Se estudian en este módulo los modelos de programación más importantes en ambientes de supercómputo, el diseño de programas y las bases del Cómputo Científico.
  5. Cómputo Paralelo II. En este módulo se hace una revisión detallada de las estrategias de programación en ambientes multiprocesador de memoria compartida y memoria distribuida, así como el uso de tarjetas aceleradoras GPGPU (CUDA). Y se incursiona en los métodos de programación mixta y heterogénea.

Los instructores de esta primera edición del Diplomado son en el orden anterior de los módulos: doctor Enrique Varela, doctor José Luis Ricardo, doctor Manuel Martín, doctor Hugo García y doctor Luis Villaseñor.

Los alumnos inscritos son 45 y su composición es heterogénea. Muchos son alumnos de las carreras de Computación que la BUAP ofrece, también hay alumnos de la carrera de Biomedicina, Física, Matemáticas Aplicadas e Ingeniería; y hay dos inscritos que vienen del INAOE y una egresada de la UPAEP. También se han incorporado varios trabajadores de la BUAP como participantes.

La mayoría de los alumnos inscritos recibieron beca de inscripción parcial o condonación de pago en el caso de los trabajadores de la BUAP.

A la fecha se está impartiendo el cuarto módulo. Los cursos se desarrollan en los Edificios Multiaulas de Ciudad Universitaria de la BUAP por las tardes y los sábados.

Luego de cerrarse este Diplomado se espera iniciar en un tiempo no muy largo —algunas semanas— la segunda parte del Diplomado y en futuro muy cercano ofrecer una Especialidad de Cómputo de Alto Rendimiento (posgrado) con duración de un año. De tal manera que se puedan integrar los dos Diplomados como Especialidad y se pueda al mismo tiempo tomar los cursos sueltos a manera de Educación Continua y Formación Profesional.

En fechas próximas se anunciará el Segundo Diplomado y la Especialidad, luego de evaluar este primer diplomado.

 

manuel.martin@correo.buap.mx