Posteado por: aldergut | junio 29, 2007

Supercómputo al servicio de la ciencia

Supercómputo al servicio de la ciencia
José Antonio Sánchez Yllanez

Sin necesidad de recurrir a equipos extranjeros ni esperar semanas para efectuar su trabajo, la supercomputadora Kan Balam ha dado la posibilidad a diversos grupos de trabajo en la UNAM de llevar a cabo sus investigaciones, con recursos locales, a mucha mayor velocidad.

En ese sentido, la investigación en astrofísica en México es tan competitiva como la que se realiza en otras latitudes del mundo, sea Estados Unidos y algunos países de Europa, comentó Miguel Alcubierre, coordinador de uno de los grupos de relatividad numérica del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM.

Explicó que el estudio de La colisión de dos agujeros negros con diferentes configuraciones tanto orbitales, de masa y de espín, se finca en diversas simulaciones numéricas que utilizan grandes mallas computacionales en tres dimensiones y cientos de variables, para ubicar coordenadas de posición de puntos en un espacio determinado. Para ello, se requiere de importantes recursos de cómputo, y el trabajo en la supercomputadora Kan Balam de la UNAM ha impulsado su desarrollo.

Añadió que la colisión de agujeros negros se presenta en sistemas binarios que pierden energía, con la finalidad de estudiar sus propiedades y predecir el comportamiento de las ondas gravitacionales, las cuales son fluctuaciones del espacio-tiempo que se propagan como ondas a la velocidad de la luz y son producidas por un cuerpo masivo acelerado.

El estudio de las ondas gravitacionales tiene un gran valor para la física teórica por ser una consecuencia de la teoría de la relatividad general; por consiguiente, permitirá abrir una nueva rama de la astronomía para observar fenómenos que, hasta ahora, han estado escondidos en el núcleo de las estrellas.

Sobre el trabajo realizado en la supercomputadora Kan Balam de la UNAM, Alcubierre señaló que simulaciones a resoluciones modestas utilizan 32 procesadores durante un periodo de aproximadamente 50 horas, además de que requieren de 64 Gigabytes de memoria, por lo que demandan de grandes supercomputadoras para llevarse a cabo.

La supercomputadora Kan Balam le ha dado la posibilidad a su grupo de trabajo de realizar su investigación, con recursos locales a mucha mayor velocidad. “Además, hemos encontrado que adaptar nuestros códigos a esta máquina ha sido algo muy sencillo, en particular, gracias al apoyo que brinda el Departamento de Supercómputo de la DGSCA” enfatizó.

Por su parte, el trabajo de investigación sobre Simulaciones de dinámica molecular de sistemas moleculares organizados (proteínas, lípidos y oligosacáridos, principalmente) de Ángel Piñeiro de la Facultad de Química, representa una valiosa aportación mexicana al desarrollo de la ciencia básica.

Su investigación llevó a la publicación del artículo titulado “On the Characterization of Host-Guest Complexes: Surface Tension, Calorimetry and Molecular Dynamics of Cyclodextrins with a Non-ionic Surfactant” en The Journal of Physical Chemistry B, de la American Chemical Society, así como de otros dos artículos, actualmente en proceso de revisión.
Aproximadamente, después dos años de realizar este tipo de cálculos con los recursos de la Dirección General de Servicios de Cómputo Académico (DGSCA) de la UNAM, Piñeiro comentó que investiga el comportamiento dinámico/estructural de diversos sistemas moleculares a nivel atómico, que en escalas de tiempo, van desde los picosegundos hasta los microsegundos.


El objetivo principal de la investigación, explicó, es obtener una mejor caracterización del movimiento de moléculas, para ayudar en el desarrollo de fármacos basados en la inhibición de la función de las proteínas involucradas en algunas enfermedades.
En este caso, se utilizan ciclodextrinas de diferentes tamaños (una familia de azúcares cuya estructura se asemeja a una cubeta) como modelos de proteínas. También, se emplean lípidos para modelar membranas celulares, necesarias para desarrollar simulaciones moleculares de proteínas de membrana.

Todas estas simulaciones complementan de manera muy importante los estudios experimentales realizados en los laboratorios, ya que se visualizan macromoléculas en movimiento y se cuantifican los parámetros de las estructura y energéticos.
Precisó Piñeiro que sus investigaciones han tenido un fuerte impulso con la utilización del equipo de supercómputo Kan Balam: “un sistema de simulación típico contiene del orden de 100 mil átomos, incluyendo las moléculas objeto del estudio y el solvente en el que éstas se encuentran”.

Con las facilidades del equipo de supercómputo disponible anteriormente, cada usuario sólo podía realizar de forma simultánea una o dos simulaciones de esta magnitud, paralelizando los trabajos sobre cuatro procesadores y avanzando, aproximadamente, a un ritmo de 1.5 nanosegundos cada dos o tres días.

A partir de enero de 2007, el trabajo se potencializó con la nueva supercomputadora Kan Balam, ya que podemos realizar simulaciones simultáneas en menor tiempo, añadió Piñeiro.
“Este trabajo es sólo una muestra muy discreta de la investigación computacional que se realiza en la UNAM. En esta institución hay investigadores que efectúan estudios computacionales de altísima calidad. Estoy seguro de que todos estos estudios se irán volviendo cada vez más importantes gracias a la evolución que están experimentando las supercomputadoras, y al apoyo que los profesionales de la DGSCA nos proporcionan” concluyó.

Para mayor información

http://www.super.unam.mx

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