HPC @UPV/EHU

Hace 50 años no se existía el CAD (Computer Aided Design) pero hoy en día el diseño industrial no se puede entender sin él. La evolución de los modelos de simulación que permiten simulaciones realistas de sistemas, su implementación en software y el incremento de la potencia del hardware hace posible la implementación de física y química en los modelos CAD en lo que podemos considerar un cambio de paradigma a un nuevo Computing Aidded Design, por realizar un juego de palabras. Probablemente dentro de unos años no se podrá entender el diseño industrial sin la simulación. No obstante actualmente no es un estándar y por eso el hacer computing aided design nos pone un paso por delante del resto y hacerlo con HPC nos pone 2 pasos por delante.

La computación de altas prestaciones (HPC por sus siglas en inglés) está ampliamente extendida en entornos académicos donde es una infraestructura científica que podríamos clasificar de tradicional. El HPC ha permitido grandes avances de la Ciencia a través del conocimiento adquirido por sus simulaciones o por el tratamiento masivo de datos que es capaz de realizar. En la empresa, especialmente en la mediana y pequeña su uso no es tan amplio.

Potencial del HPC y estatus en entornos académicos

Tenemos que tener en cuenta que no hablamos del uso de una estación de trabajo más o menos potente para realizar I+D+i, eso no es HPC. Cuando hablamos de HPC o supercomputación hablamos de retos científico-tecnológicos que requieren potentes clusters o superordenadores, una infraestructura científica que nos permite abordarlos y obtener investigación e innovación con un alto valor añadido. La necesidad de estas potentes máquinas vendrá determinada por que la simulación o cálculo matemático que requerimos hacer es muy complejo. Esta complejidad puede aflorar porque el modelo matemático que necesitamos emplear es complejo o porque el sistema es de tal tamaño o hay que representarlo con tal precisión que necesita grandes recursos computacionales, o ambos a la vez. También se puede dar la circunstancia de que siendo un problema que individualmente no es muy pesado si es necesario un gran número de repeticiones o variantes. Desde el punto de vista de retos que requieran el tratamiento de datos la complejidad puede venir dada por  que la cantidad de datos es enorme o porque extraer la información contenida en los datos requiere de un procesamiento complejo.

Este tipo de problemas se abordan en  Ciencia y las instituciones académicas o grupos de investigación se han provisto de las herramientas e infraestructura que necesitaban para realizar HPC o supercomputación. Las grandes empresas del sector de la aeronáutica, finanzas, petróleo, tecnológicas, etc  que lo han necesitado también disponen de esta infraestructura sin la que no podrían competir e incluso llevar adelante su actividad. No obstante, su uso en la empresa no es tan extendido, especialmente en la pequeña y mediana empresa, aunque de eso hablaremos en otro post.

HPC en la empresa

Las ventajas competitivas del HPC emergen al conseguir integrar el HPC en el proceso productivo, integración que puede ir desde el diseño hasta la producción. Desgranémoslo por etapas y dejemos para el final los beneficios acumulados globales .

Diseño en etapa temprana

Con la simulación se obtiene una información completa del sistema que nos permite reconocer mejor los elementos clave e incluso descubrir aspectos que escapan a la intuición o conocimiento dado que hoy en día los productos óptimos son cada vez más complejos. Esto incluso pueden abrir nuevos caminos de innovación. En las etapas tempranas de diseño la simulación nos va a permitir conocer la física y comportamiento de nuestro producto e identificar más claramente cuales pueden ser las líneas de mejora a seguir. Nos va a guiar en las líneas más prometedoras y vamos a descartar rápidamente diseños fallidos.

Diseño

En principio la simulación o análisis de modelos virtuales en el ordenador es en general mucho más barata y rápida que con prototipos reales. Se pueden realizar más ensayos virtuales que nos permiten ir mejorando en base a resultados y lógica, incluso se pueden usar técnicas de optimización automática y obtener un número reducido de prototipos exitosos a construir. Ayuda en el diseño de los test reales a realizar dado que se conocen de antemano los elementos donde realizar medidas o modificaciones.

Producción

El diseño y optimización de la infraestructura y procesos de la cadena productiva son igualmente sensibles al uso del HPC, además de la adecuación del producto al proceso de producción. Otros factores de logística sobre todo en el caso de distribución masiva o bajo demanda pueden ser igualmente susceptibles de simulación.

Beneficios tangibles

Los beneficios clave que el HPC reporta a una empresa son varios. La simulación nos permite reducir el número de prototipos a los más prometedores, descubrir y centrarnos en elementos y evitar prototipos fallidos en una fase temprana de diseño. Esto tiene un claro efecto en la reducción de costes. Otro efecto es la reducción del “tiempo a mercado” que nos vuelve más dinámicos y permite adelantarnos a la competencia. El apoyo del HPC en definitiva se traduce en productos de mayor calidad, mejor diseñados, más eficaces, más baratos. Se da un mayor grado de innovación, competitividad y por tanto mejor retorno de la inversión e innovación más rápida.

Información complementaria

También podéis ver el vídeo que hay en este post y que ha producido por el “Council on Competitiveness” de EE.UU., que es una asociación que trabaja por mantener a EE.UU. como un país competitivo:

Supercomputación, ¿para qué?

General, HPC