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En red, la unión hace la fuerza

      
Ocho computadores ensamblados en el Departamento de Física por iniciativa del profesor Ferney Rodríguez -quien pertenece al grupo de Física Teórica de la Materia Condensada y desde el pasado primero de julio es también el director de dicho Departamento- son el primer esfuerzo para que Colombia se conecte formalmente al sistema de grids, una red mundial de supermáquinas que están conectadas para desarrollar tareas complejas en un tiempo muy reducido, en comparación con lo que se puede hacer actualmente en Colombia, y que en un solo computador podrían tardar meses.<br/><br/> A este tipo de configuraciones se les conoce como grid, un nuevo modelo de computación distribuida, en el cual todos los recursos de un número indeterminado de computadores en el mundo están interconectados de una manera eficiente y segura para ser tratados como un único supercomputador.<br/><br/> En el caso del grid que construyeron en Física, los ocho computadores comparten recursos (de memoria y capacidad de procesamiento, entre otros) y cada uno está conectado para repartir tareas a computadores que hacen los cálculos; actualmente son tres los que calculan y cinco los dedicados a la administración de tareas. Ese conjunto se conecta a otros grids similares (hay cerca de 165 en todo el mundo) que funcionan como nodos en una gran red. Juntos, los grids de todo el planeta configuran una fuerza descomunal en materia de cómputo porque suman las capacidades de procesamiento y almacenamiento de información de todos los equipos conectados.<br/><br/> En otras palabras, gracias al grid que se configuró en Los Andes, un académico en Colombia puede iniciar tareas difíciles, como el cálculo de la estructura geométrica de moléculas complejas, la detección de partículas que viajan a muy alta energía, o poder hacer observaciones microscópicas y astronómicas sin tener que estar presente en los laboratorios internacionales, y obtener los resultados en pocos días. Si alguna de estas tareas se realizara en su computador, posiblemente el cálculo que necesita tardaría varias semanas, meses o posiblemente no las podría desarrollar. Esto se puede traducir en la premisa: Con pocos recursos, ser más eficientes.<br/><br/> Con el objetivo de estar en un nivel más avanzado en computación en el Departamento de Física, en junio de 2005 Rodríguez propuso iniciar el proyecto Grid. Esta idea comenzó a ser implementada con la colaboración de Leonardo Rodríguez, con quien logró concluir su desarrollo.<br/><br/> La inspiración del grid nació del Proyecto SETI, una conocida experiencia que busca analizar fragmentos de información recibida por radiotelescopios, en una red mundial de computadores con el fin de encontrar alguna señal que permita inferir que hay vida inteligente más allá de la Tierra.<br/><br/><br/><br/><span style=font-weight: bold;> Primero cluster, luego grid</span><br/> El de Los Andes, aunque pequeño con respecto a otros en el mundo, es hasta ahora el único grid en Colombia y nació como consecuencia de una experiencia anterior: El cluster, un conjunto de computadores conectados por una red local, que suman sus capacidades de cómputo bajo un mismo sistema operativo y donde todos se encuentran en el mismo lugar. Esto, a diferencia del grid donde los sistemas pueden ser heterogéneos y donde las máquinas pueden estar en diferentes lugares del mundo.<br/> Hace seis años, a Rodríguez se le nombró como coordinador de cómputo en el Departamento de Física y como un primer proyecto se le ocurrió la idea de implementar en Colombia tecnologías de vanguardia en el mundo. Junto con su asistente Juan Esteban Martín y con la colaboración de Diego Laverde, Rodríguez armó un cluster con seis computadores. Actualmente cuenta con 30, y son empleados por los estudiantes de pregrado y posgrado de Física en la Sala Compufísica del Bloque Z (Z-223). <br/><br/> En este cluster se optimiza la memoria RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio, por sus siglas en inglés) y la capacidad de procesamiento de los equipos y así, un usuario puede desarrollar una tarea en un computador, pero con el poder de 30. Los estudiantes de posgrado (Magíster y Doctorado) son, hasta el momento, los que más están aprovechando el cluster porque ejecutan cálculos de gran complejidad. En resumen, este es un supercomputador que hoy no se puede conseguir en ninguna parte del mundo como un computador independiente con esta configuración y por sus características costaría muchísimo dinero.<br/><br/> Poco después, con miras a avanzar aún más, en junio de 2005 este físico propuso iniciar el proyecto Grid, logró su certificación mundial en mayo de 2006, a través de una de las entidades certificadoras como lo es el Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN), en Italia.<br/><br/><br/><br/><span style=font-weight: bold;> De Los Andes para Colombia</span><br/> Para Rodríguez, uno de los mayores méritos de la iniciativa del grid es que construyeron, en ambiente Linux (el sistema operativo de libre distribución), un grid independiente, no subordinado a las soluciones que venden los fabricantes multinacionales y eso significa unos costos fijos de administración muy bajos al no requerir ningún tipo de licencias de funcionamiento ni soporte técnico de estas empresas.<br/><br/> La gracia del sistema internacional al que se conecta el grid de Los Andes es que no hay un administrador central omnipotente, sino que todos los nodos pueden administrar los recursos, dice Rodríguez. En algún futuro, la idea es que se puedan agregar más computadores en Colombia para que todos pongan a disposición sus recursos, pero a la vez esos equipos puedan disponer de los recursos del mundo. Obviamente, tiene que ser una relación recíproca con los otros grids al compartir recursos en línea; es un pacto de caballeros, agrega.<br/><br/> En este momento se tiene pensado que el grid servirá para hacer investigación de alto nivel en física y se espera que otras unidades académicas se vean beneficiadas por este proyecto. Se quiere interactuar con grids grandes, como los que hay en China porque la diferencia horaria permitiría aprovechar la disponibilidad de los equipos. Así, cuando los computadores de un grid en China están descansando por ser de noche, podría recibir trabajos enviados desde Colombia, y viceversa.<br/><br/> Cuando Rodríguez evalúa las capacidades del cluster y del grid uniandinos tiene claro que hoy se tiene un buen cluster en Física, con respecto a otros en Colombia al que solo le haría falta mayor capacidad de cómputo (más computadores); y en cuanto al grid, la Universidad es pionera. Tenemos ya lo básico en experiencia y metodologías de configuración (arquitectura) y ahora hacen falta más máquinas para toda Colombia. Si hoy nos llegan 100 máquinas, podemos adicionarlas en solo dos días porque ya tenemos la experiencia.<br/><br/> Rodríguez sostiene que gracias al grid se podrían beneficiar universidades de provincia en el país para que utilicen estos recursos informáticos, al hacer pequeñas inversiones, y Los Andes podría vincular esta experiencia con ideas que ya ha madurado como los AVA (Ambientes Virtuales de Aprendizaje) para que los estudiantes puedan desarrollar proyectos de mayor envergadura. Un profesor en la provincia, con los permisos suficientes, podría, por ejemplo, dirigir la cámara de un telescopio gigante remoto desde una de nuestras universidades.<br/><br/> Hasta ahora, el proyecto ya ha sido expuesto ante el Consejo Académico, el Comité Ejecutivo, la Facultad de Ciencias y la Vicerrectoría de Asuntos Administrativos con miras a ampliar su alcance a toda la Universidad y beneficiar así a toda la comunidad uniandina. De igual manera, también se expuso este proyecto ante la ministra de Comunicaciones, María del Rosario Guerra, para que el Gobierno se entere de este tipo de iniciativas y piense en su conveniencia para otras universidades en Colombia.<br/><br/> Se comenzó con esto, que es el piloto, pero se espera crecer mucho más y así ser más competitivos mundialmente. De todas formas, este proyecto mostrará todo su potencial cuando Internet2 (red de alta velocidad) entre a operar en Colombia; para ello, Los Andes está impulsando esta iniciativa para que esta red funcione lo más rápido posible, concluyó Rodríguez.<br/><br/><br/><br/><span style=font-weight: bold;> Clusters y grids en la historia</span><br/> - Los primeros pasos hacia el modelo de grid se dieron en un ambiente educativo de Estados Unidos. Ian Foster, investigador de IBM y profesor de Ciencia de la Computación en la Universidad de Chicago, sentó las bases del Globus Project en 1996.<br/> - El Globus Project recibió recursos económicos de instituciones del Gobierno de Estados Unidos para que el sistema fuera adoptado en ciertos despachos del sector público.<br/> - IBM fue uno de los fundadores de Global Grid Forum, un espacio de discusión para el desarrollo de estándares y herramientas.<br/> - El cluster más consultado del mundo es el motor de búsqueda Google. Se estima que más de 15.000 computadores emplean este modelo.<br/> - Al modelo de SETI@Home (Search for Extraterrestrial Intelligence at Home) también se le conoce como computación zombi, porque consiste en que un servidor distribuye trabajo de procesamiento a un grupo de computadores voluntarios que ceden capacidad de procesamiento no utilizada. Por ejemplo, cuando se activa un protector de pantalla.<br/> - En este momento, se estima que hay aproximadamente 165 grids en todo el mundo; 150 de ellos con arquitectura LCG (Light-hadron-collider Computing Grid), es decir, la arquitectura antigua, y aproximadamente unos 15 con arquitectura gLite (Lightweight Middleware for Grid Computing), que es la última tecnología y es la implementada en Los Andes.<br/><br/><br/>
Ocho computadores ensamblados en el Departamento de Física por iniciativa del profesor Ferney Rodríguez -quien pertenece al grupo de Física Teórica de la Materia Condensada y desde el pasado primero de julio es también el director de dicho Departamento- son el primer esfuerzo para que Colombia se conecte formalmente al sistema de grids, una red mundial de supermáquinas que están conectadas para desarrollar tareas complejas en un tiempo muy reducido, en comparación con lo que se puede hacer actualmente en Colombia, y que en un solo computador podrían tardar meses.

A este tipo de configuraciones se les conoce como grid, un nuevo modelo de computación distribuida, en el cual todos los recursos de un número indeterminado de computadores en el mundo están interconectados de una manera eficiente y segura para ser tratados como un único supercomputador.

En el caso del grid que construyeron en Física, los ocho computadores comparten recursos (de memoria y capacidad de procesamiento, entre otros) y cada uno está conectado para repartir tareas a computadores que hacen los cálculos; actualmente son tres los que calculan y cinco los dedicados a la administración de tareas. Ese conjunto se conecta a otros grids similares (hay cerca de 165 en todo el mundo) que funcionan como nodos en una gran red. Juntos, los grids de todo el planeta configuran una fuerza "descomunal" en materia de cómputo porque suman las capacidades de procesamiento y almacenamiento de información de todos los equipos conectados.

En otras palabras, gracias al grid que se configuró en Los Andes, un académico en Colombia puede iniciar tareas difíciles, como el cálculo de la estructura geométrica de moléculas complejas, la detección de partículas que viajan a muy alta energía, o poder hacer observaciones microscópicas y astronómicas sin tener que estar presente en los laboratorios internacionales, y obtener los resultados en pocos días. Si alguna de estas tareas se realizara en su computador, posiblemente el cálculo que necesita tardaría varias semanas, meses o posiblemente no las podría desarrollar. Esto se puede traducir en la premisa: Con pocos recursos, ser más eficientes.

Con el objetivo de estar en un nivel más avanzado en computación en el Departamento de Física, en junio de 2005 Rodríguez propuso iniciar el proyecto Grid. Esta idea comenzó a ser implementada con la colaboración de Leonardo Rodríguez, con quien logró concluir su desarrollo.

La inspiración del grid nació del Proyecto SETI, una conocida experiencia que busca analizar fragmentos de información recibida por radiotelescopios, en una red mundial de computadores con el fin de encontrar alguna señal que permita inferir que hay vida inteligente más allá de la Tierra.



Primero "cluster", luego "grid"
El de Los Andes, aunque pequeño con respecto a otros en el mundo, es hasta ahora el único grid en Colombia y nació como consecuencia de una experiencia anterior: El cluster, un conjunto de computadores conectados por una red local, que suman sus capacidades de cómputo bajo un mismo sistema operativo y donde todos se encuentran en el mismo lugar. Esto, a diferencia del grid donde los sistemas pueden ser heterogéneos y donde las máquinas pueden estar en diferentes lugares del mundo.
Hace seis años, a Rodríguez se le nombró como coordinador de cómputo en el Departamento de Física y como un primer proyecto se le ocurrió la idea de implementar en Colombia tecnologías de vanguardia en el mundo. Junto con su asistente Juan Esteban Martín y con la colaboración de Diego Laverde, Rodríguez armó un cluster con seis computadores. Actualmente cuenta con 30, y son empleados por los estudiantes de pregrado y posgrado de Física en la Sala Compufísica del Bloque Z (Z-223).

En este cluster se optimiza la memoria RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio, por sus siglas en inglés) y la capacidad de procesamiento de los equipos y así, un usuario puede desarrollar una tarea en un computador, pero con el poder de 30. Los estudiantes de posgrado (Magíster y Doctorado) son, hasta el momento, los que más están aprovechando el cluster porque ejecutan cálculos de gran complejidad. En resumen, este es un supercomputador que hoy no se puede conseguir en ninguna parte del mundo como un computador independiente con esta configuración y por sus características costaría muchísimo dinero.

Poco después, con miras a avanzar aún más, en junio de 2005 este físico propuso iniciar el proyecto Grid, logró su certificación mundial en mayo de 2006, a través de una de las entidades certificadoras como lo es el Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN), en Italia.



De Los Andes para Colombia
Para Rodríguez, uno de los mayores méritos de la iniciativa del grid es que construyeron, en ambiente Linux (el sistema operativo de libre distribución), un grid independiente, no subordinado a las soluciones que venden los fabricantes multinacionales y eso significa unos costos fijos de administración muy bajos al no requerir ningún tipo de licencias de funcionamiento ni soporte técnico de estas empresas.

"La gracia del sistema internacional al que se conecta el grid de Los Andes es que no hay un administrador central omnipotente, sino que todos los nodos pueden administrar los recursos", dice Rodríguez. En algún futuro, la idea es que se puedan agregar más computadores en Colombia para que "todos pongan a disposición sus recursos, pero a la vez esos equipos puedan disponer de los recursos del mundo. Obviamente, tiene que ser una relación recíproca con los otros grids al compartir recursos en línea; es un "pacto de caballeros"", agrega.

En este momento se tiene pensado que el grid servirá para hacer investigación de alto nivel en física y se espera que otras unidades académicas se vean beneficiadas por este proyecto. Se quiere interactuar con grids grandes, como los que hay en China porque la diferencia horaria permitiría aprovechar la disponibilidad de los equipos. Así, cuando los computadores de un grid en China están "descansando" por ser de noche, podría recibir trabajos enviados desde Colombia, y viceversa.

Cuando Rodríguez evalúa las capacidades del cluster y del grid uniandinos tiene claro que hoy se tiene un buen cluster en Física, con respecto a otros en Colombia al que solo le haría falta mayor capacidad de cómputo (más computadores); y en cuanto al grid, la Universidad es pionera. "Tenemos ya lo básico en experiencia y metodologías de configuración (arquitectura) y ahora hacen falta más máquinas para toda Colombia. Si hoy nos llegan 100 máquinas, podemos adicionarlas en solo dos días porque ya tenemos la experiencia".

Rodríguez sostiene que gracias al grid se podrían beneficiar universidades de provincia en el país para que utilicen estos recursos informáticos, al hacer pequeñas inversiones, y Los Andes podría vincular esta experiencia con ideas que ya ha madurado como los AVA (Ambientes Virtuales de Aprendizaje) para que los estudiantes puedan desarrollar proyectos de mayor envergadura. Un profesor en la provincia, con los permisos suficientes, podría, por ejemplo, dirigir la cámara de un telescopio gigante remoto desde una de nuestras universidades.

Hasta ahora, el proyecto ya ha sido expuesto ante el Consejo Académico, el Comité Ejecutivo, la Facultad de Ciencias y la Vicerrectoría de Asuntos Administrativos con miras a ampliar su alcance a toda la Universidad y beneficiar así a toda la comunidad uniandina. De igual manera, también se expuso este proyecto ante la ministra de Comunicaciones, María del Rosario Guerra, para que el Gobierno se entere de este tipo de iniciativas y piense en su conveniencia para otras universidades en Colombia.

"Se comenzó con esto, que es el piloto, pero se espera crecer mucho más y así ser más competitivos mundialmente. De todas formas, este proyecto mostrará todo su potencial cuando Internet2 (red de alta velocidad) entre a operar en Colombia; para ello, Los Andes está impulsando esta iniciativa para que esta red funcione lo más rápido posible", concluyó Rodríguez.



"Clusters" y "grids" en la historia
- Los primeros pasos hacia el modelo de grid se dieron en un ambiente educativo de Estados Unidos. Ian Foster, investigador de IBM y profesor de Ciencia de la Computación en la Universidad de Chicago, sentó las bases del Globus Project en 1996.
- El Globus Project recibió recursos económicos de instituciones del Gobierno de Estados Unidos para que el sistema fuera adoptado en ciertos despachos del sector público.
- IBM fue uno de los fundadores de Global Grid Forum, un espacio de discusión para el desarrollo de estándares y herramientas.
- El cluster más consultado del mundo es el motor de búsqueda Google. Se estima que más de 15.000 computadores emplean este modelo.
- Al modelo de SETI@Home (Search for Extraterrestrial Intelligence at Home) también se le conoce como "computación zombi", porque consiste en que un servidor distribuye trabajo de procesamiento a un grupo de computadores voluntarios que ceden capacidad de procesamiento no utilizada. Por ejemplo, cuando se activa un protector de pantalla.
- En este momento, se estima que hay aproximadamente 165 grids en todo el mundo; 150 de ellos con arquitectura LCG (Light-hadron-collider Computing Grid), es decir, la arquitectura antigua, y aproximadamente unos 15 con arquitectura gLite (Lightweight Middleware for Grid Computing), que es la última tecnología y es la implementada en Los Andes.


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