07/02/2023

UdeC aumentará poder de cómputo para estudiar el universo

El grupo de investigación astronómica liderado por el Dr. Dominik Schleicher se adjudicó fondos ANID para la adquisición de un avanzado clúster de GPUs, que permite realizar simulaciones de procesos estelares

En el Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Concepción se dio forma a la propuesta titulada ‘The next step for astrophysical supercomputing in Chile: a powerful GPU-server for fluid and stellar dynamics’. La propuesta fue presentada al Concurso Fondos de Astronomía 2022 Quimal, para el Desarrollo de Instrumentación y Tecnologías para la Astronomía Nacional, de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID), adjudicando un monto superior a los $ 193 millones, ejecutables en un periodo de 24 meses.

El proyecto es liderado por el académico UdeC Dominik Schleicher, integrante también del Centro de Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA). Junto a él, colaboran sus colegas Michael Fellhauer (UdeC), Stefano Bovino (UdeC), Andrés Escala (U. de Chile) y Rafeel Riaz (U. Bernardo O’Higgins)

“En un fondo altamente competitivo como es QUIMAL, la postulación del profesor Schleicher y colaboradores alcanzó el mayor puntaje, quedando así clasificada en el número uno. Esto constituye una validación y respaldo a la importancia de la investigación realizada en nuestra institución, la que además tiene un alcance internacional e impacto en la formación de nuevos científicos en temáticas de vanguardia”, destacó el director de Investigación y Creación Artística de la UdeC, Dr. Ronald Mennickent Cid.

En esta unidad académica, dedicada a sondear los límites conocidos del firmamento, tienen experiencia en trabajar con equipos computacionales de alto rendimiento, como el clúster de CPUs (central processing unit) Kultrún, que, según explica Schleicher “incluye la máquina de memoria compartida más grande de Chile y fue adquirido también a través de un proyecto Quimal (QUIMAL170001), con fondos del Anillo ACT172033 en 2018”.

El grupo de investigadores también ha explorado las ventajas de contar con la nueva tecnología de cómputo denominada GPU (graphic processing unit), dado que, “existe un servidor de GPUs que fue adquirido a través de un proyecto Fondecyt Regular del profesor Michael Fellhauer y lo utilizamos para desarrollar simulaciones de N-cuerpos en el contexto de la formación de agujeros negros supermasivos”, indicó Schleicher.

El académico detalla que se desarrollan varias investigaciones de tesis de programas de magister con simulaciones de este tipo, como las de Bastián Reinoso y Marcelo Vergara, quienes ahora avanzan en  sus tesis de doctorado en la U. de Heidelberg, Alemania. Junto a ellos, hay otras dos tesis en la UdeC, de Kirsty Sehlke y Benjamín Gaete, así como una en la U. de Chile de Boris Cuevas, trabajos que ayudaron a crear antecedentes para el proyecto adjudicado, y que cuentan con la co-supervisión del profesor Andrés Escala.

Otro antecedente relevante para la postulación fue el trabajo del Dr. Philipp Grete, quien realizó su doctorado con el Dr. Schleicher cuando era académico en Alemania. “En su postdoctorado, Philipp ha desarrollado K-ATHENA, un código adaptado y optimizado para cálculos con GPUs. El nuevo sistema que vamos a comprar es ideal para trabajar con este código y permitirá conducir simulaciones de fluidos astrofísicos, por ejemplo, de la formación estelar y de la acreción de agujeros negros supermasivos, y Philipp nos guiará en el uso del nuevo código en el sistema”, aseguró Schleicher.

El investigador agregó que también se usará el código StarSmasher en otros trabajos, con la colaboración del Dr. Rafeel Riaz, quien fue postdoctorante en la UdeC. “Estas simulaciones han contribuido a la formulación de nuestro proyecto”. A estas investigaciones preliminares se suma el reconocimiento recibido este año por el Dr. Bovino, el Astrophysical Software Prize de la Organización Alemana de Astronomía, por su desarrollo del paquete de astroquímica KROME, que será adaptado a los GPUs como parte de esta iniciativa.

Los equipos que se adquirirán estarán instalados en el Departamento de Astronomía de la UdeC, lo que, según Schleicher permitirá un acceso más directo, incluso para manutención y administración, y también más flexibilidad para organizar el trabajo en las simulaciones. “También podremos aprovechar sinergias de administración y el uso del espacio que ya está adecuado para servidores de computación” agregó.

En cuanto a nuevas líneas de investigación que se abrirán a partir de este nuevo poder de cómputo, el investigador destaca las “simulaciones con GPUs de fluidos. Al inicio, eso va a incluir simulaciones de turbulencias e inestabilidades, y después, nos vamos a dirigir a los temas de formación estelar y acreción de agujeros negros supermasivos. También permite mejorar en gran medida las simulaciones de cúmulos de estrellas para investigar la formación de agujeros negros supermasivos, y la modelación de colisiones de estrellas con el código StarSmasher”.