Acelerando el Acelerador Científico Acelera la Computación de Alto Rendimiento de CERN con GPUs y IA.

Accelerating Scientific Accelerator Boosts CERN's High Performance Computing with GPUs and AI.

Nota del editor: Esto es parte de una serie que perfila a investigadores que avanzan en la ciencia con cómputo de alto rendimiento.

Maria Girone está expandiendo la red más grande de computadoras científicas del mundo con cómputo acelerado e inteligencia artificial.

Desde 2002, la doctora en física de partículas ha trabajado en una red de sistemas distribuidos en 170 sitios en más de 40 países que apoyan el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, que a su vez está listo para una importante actualización.

Una versión de alta luminosidad del gigantesco acelerador (HL-LHC) producirá 10 veces más colisiones de protones, generando exabytes de datos al año. Eso es una orden de magnitud más que lo que generó en 2012, cuando dos de sus experimentos descubrieron el bosón de Higgs, una partícula subatómica que validó la comprensión de los científicos del universo.

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El llamado de Ginebra

Girone amaba la ciencia desde sus primeros días en el sur de Italia.

“En la universidad, quería aprender sobre las fuerzas fundamentales que gobiernan el universo, así que me centré en la física”, dijo. “Me atrajo el CERN porque es donde personas de diferentes partes del mundo trabajan juntas con una pasión común por la ciencia”.

Ubicado entre el lago de Ginebra y las montañas del Jura, la Organización Europea para la Investigación Nuclear es un nexo para más de 12,000 físicos.

Su anillo de 27 kilómetros a veces es llamado la pista de carreras más rápida del mundo porque los protones giran a su alrededor al 99.9999991% de la velocidad de la luz. Sus imanes superconductores operan cerca del cero absoluto, creando colisiones que son brevemente millones de veces más calientes que el sol.

Abriendo las puertas del laboratorio

En 2016, Girone fue nombrada CTO de CERN openlab, un grupo que reúne a investigadores académicos e industriales para acelerar la innovación y abordar los desafíos futuros de la informática. Trabaja en estrecha colaboración con NVIDIA a través de su colaboración con E4 Computer Engineering, una empresa especializada en HPC y AI con sede en Italia.

En una de sus primeras acciones, Girone organizó el primer taller de inteligencia artificial de CERN openlab.

La participación de la industria fue fuerte y entusiasta acerca de la tecnología. En sus presentaciones, los físicos explicaron los desafíos por delante.

“Al final del día, nos dimos cuenta de que éramos de dos mundos diferentes, pero la gente estaba escuchando, y entusiasmada con las propuestas para qué hacer a continuación”, dijo.

Una creciente ola de física AI

Hoy en día, el número de publicaciones sobre la aplicación de la inteligencia artificial en toda la cadena de procesamiento de datos en la física de alta energía está aumentando, informa Girone. El trabajo atrae a jóvenes investigadores que ven oportunidades para resolver problemas complejos con la inteligencia artificial, dijo.

Mientras tanto, los investigadores también están trasladando el software de física a aceleradores de GPU y utilizando programas de IA existentes que se ejecutan en GPUs.

“Esto no habría sucedido tan rápidamente sin el apoyo de NVIDIA trabajando con nuestros investigadores para resolver problemas, responder preguntas y escribir artículos”, dijo. “Ha sido extremadamente importante contar con personas en NVIDIA que aprecian cómo la ciencia necesita evolucionar en paralelo con la tecnología, y cómo podemos aprovechar la aceleración con GPUs”.

La eficiencia energética es otra prioridad para el equipo de Girone.

“Estamos trabajando en experimentos en varios proyectos como la migración a arquitecturas de menor potencia, y esperamos evaluar la próxima generación de procesadores de menor potencia”, dijo.

Gemelos digitales y computadoras cuánticas

Para prepararse para el HL-LHC, Girone, nombrada jefa de CERN openlab en marzo, busca nuevas formas de acelerar la ciencia con aprendizaje automático y cómputo acelerado. Otras herramientas están en el horizonte cercano y lejano.

El grupo recibió recientemente financiamiento para prototipar un motor para construir gemelos digitales. Proporcionará servicios para físicos, así como investigadores en campos desde la astronomía hasta la ciencia ambiental.

El CERN también lanzó una colaboración entre investigadores académicos e industriales en computación cuántica. La tecnología podría avanzar en la ciencia y llevar a sistemas cuánticos mejores, también.

Una pasión por la diversidad

En otro acto de creación de comunidad, Girone fue una de las cuatro cofundadoras de un capítulo suizo del grupo Women in HPC. Ayudará a definir acciones específicas para apoyar a las mujeres en cada fase de sus carreras.

“Me apasiona crear equipos diversos donde todos sientan que contribuyen y pertenecen, no es solo una casilla de verificación sobre números, se trata de lograr una sensación de pertenencia”, dijo ella.

Girone fue una de los miles de físicos que capturaron parte de ese espíritu el día en que CERN anunció el descubrimiento del bosón de Higgs.

Ella recuerda haberse levantado a las 4 de la mañana para hacer cola por un asiento en el auditorio principal. No podía contener a todos los investigadores e invitados que llegaron ese día, pero la alegría del logro la siguió a ella y a otros que observaban el evento desde una sala cercana.

“Conocía la contribución que hice”, dijo ella. “Estaba orgullosa de estar entre los muchos autores del artículo, y mis padres y mis hijos también se sintieron orgullosos”.

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