Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

HPC, un vector strategic de imagine și dezvoltare pentru COMOTI

17 Aprilie 2019



High Performance Computing (HPC) este la momentul actual o componentă din ce în ce mai importantă pentru domeniul cercetării, devenind o tehnologie-cheie pentru dezvoltarea competitivității economice și a capacității de inovare a institutelor de CDI. Este o realitate pe care COMOTI a înțeles-o cu claritate și a investit continuu în dezvoltarea infrastructurii de calcul de înaltă performanță și a competențelor cercetătorilor din cadrul institutului. Fapt care îi facilitează la momentul actual participarea la numeroase proiecte de cercetare internaționale, COMOTI fiind recunoscut ca un centru de excelență în domeniul HPC.

Numeroase institute de cercetare autohtone au intuit corect potențialul HPC încă de acum 10-15 ani și, cu eforturi susținute, au reușit să își dezvolte propriile infrastructuri de calcul de înaltă performanță. În timp, le-au transformat într-un vector de imagine prin care își valorifică avantajele competitive proprii.
Un astfel de caz este și cel al INCD Turbomotoare – COMOTI, care, nu întâmplător, este singurul institut de cercetare din România ce integrează activitățile de cercetare științifică, proiectare, producție, experimentare, testare, transfer tehnologic și inovare în domeniul turbomotoarelor de aviație, motoarelor industriale cu turbină cu gaze și mașinilor paletate de turație inaltă.
Am discutat despre modul în care a demarat și evoluat proiectul HPC și despre cum este acesta valorificat de către COMOTI cu dr. ing. Bogdan Gherman, director științific adjunct în cadrul institutului și șef al Departamentului calcul gazodinamic, cu dr. ing. Ionuț Porumbel, cercetător specializat în simularea numerică a camerelor de ardere, precum și cu dr. ing. Valeriu Vilag, șeful Secției Turbine de Aviație și Industriale. Alegerea interlocutorilor nu este întâmplătoare, cele trei enități reprezentate utilizând în mod intensiv resursa HPC pe zona de Computational Fluid Dynamics (CFD).

Primul cluster
„Povestea“ HPC din cadrul COMOTI a început în 2007-2008, prin construcția unui prim cluster de calcul de înaltă performanță, dezvoltat pe o arhitectură cu procesoare Itanium. O alegere justificată – la acel moment – din punct de vedere al puterii de procesare, dar invalidată în timp, infrastructura realizată nemaifiind compatibilă cu evoluțiile tehnologice ulterioare.
„După aproape cinci ani ajunsesem în situația în care nu doar că nu mai puteam instala actualizări ale aplicațiilor software pe configurația existentă, ci nu mai puteam rula efectiv aplicațiile pe care le utilizăm în munca de cercetare. Lent, dar sigur, am fi ajuns în imposibilitatea de a ne face meseria, nemaiputând realiza simulările pe infrastructura HPC deținută. Cei de la ANSYS ne-au propus atunci să realizeze pentru noi o distribuție personalizată pe procesoarele Itanium pe care le foloseam, dar costurile erau extrem de mari“, își amintește dr. ing. Bogdan Gherman, unul dintre promotorii și susținătorii inițiativei.



Un nou început
Astfel s-a ajuns ca, în 2012-2013, conducerea COMOTI să ia decizia demarării unui nou proiect HPC. De data aceasta însă, alegerea tehnologică a fost făcută punându-se accentul nu doar pe puterea de procesare, ci și pe asigurarea unui nivel de scalabilitate superior al infrastructurii de calcul, astfel încât aceasta să permită adăugarea în mod flexibil de noi noduri de calcul.
Licitația publică lansată de institut a fost câștigată de compania PRO SYS, unul dintre principalii furnizori de infrastructuri HPC pentru institutele de cercetare și de învățământ superior din România, cu peste 10 astfel de proiecte implementate la nivel național. „Oferta PRO SYS a câștigat din punct de vedere al raportului calitate/cost, prețul foarte avantajos permițându-ne să ne dezvoltăm rapid o infrastructură performantă. Astfel am ajuns la performanța de a avea, la momentul actual, o capacitate de 96 de core-uri de procesare, dintre care 20 au fost adăugate în urmă cu doi ani. Din punct de vedere software, COMOTI deține suficiente licențe pentru a rezolva problemele la nivel de institut si de proiecte de cercetare. La momentul actual sunt acoperite 1.000 de core-uri cu licențele NUMECA și 144 cu licențele ANSYS, însă acestea vor fi suplimentate, pe măsură ce vor crește nevoile institutului și vor apărea noi proiecte de cercetare complexe care vor solicita capacitatea HPC“, precizează dr. ing. Bogdan Gherman.

Valorificare la nivel superior
„HPC reprezintă la momentul actual unul dintre avantajele noastre competitive, care ne ajută să câștigăm mai mult de 50% din proiectele de cercetare pe zona CFD. Am trecut cu succes de perioada de testare și vestea că la București există un institut CDI capabil să realizeze proiecte de calcul de înaltă performanță s-a răspândit. Acum avem un capital de imagine pe care putem să îl valorificăm în orice propunere de proiect de cercetare în care ni se solicită referințe“, explică dr. ing. Ionuț Porumbel.
„În prezent ne bucurăm de recunoaștere la nivel internațional: se știe cât de buni suntem pe zona HPC și faptul că avem echipe performante de cercetători. La acest lucru a contribuit foarte mult și faptul că institutul are o politică activă de pregătire a tinerilor cercetători pentru dezvoltarea de competențe CFD și îi încurajează să lucreze și să utilizeze resursele HPC. De altfel, trei din membri colectivului HPC și-au dat doctoratul utilizând calcule numerice CFD“, adaugă dr. ing. Valeriu Vilag.
Resursele HPC avansate deținute de COMOTI au fost deja valorificate în mai multe proiecte internaționale de cercetare. Unul dintre acestea este OPA („Optimisation of air jet pump“), realizat în cadrul „Clean Sky“, cel mai mare program de cercetare la nivel european în dezvoltarea de tehnologii inovatoare în domeniul reducerii emisiilor de gaze și a nivelului de zgomot produse de avioane. În cadrul acestui proiect, COMOTI a realizat, împreună cu KTH Royal Institute of Technology din Suedia, optimizarea aeroacustică a pompei de aer pentru avioanele Airbus, institutul român efectuând „testarea numerică“ a aproximativ 20 de soluții propuse, dintre care au fost alese în final trei pentru testarea experimentală. Astfel, prin utilizarea clusterului HPC dezvoltat și operat de COMOTI, s-au putut realiza economii importante de timp și bani. „Dar nu doar economiile contează, ci și performanțele superioare asigurate prin HPC, care nu pot fi cuntantificate direct financiar. Clusterul ne permite să atingem niveluri de performanță foarte înalte, prin faptul că putem evalua numeric mult mai multe soluții candidate, cu un efort substanțial mai redus decât permite testarea experimentală“, subliniază dr. ing. Valeriu Vilag.
Un alt proiect în care resursele HPC ale institutului sunt valorificate la maximum este cel al motorului TIDE (Tangential Impulse Detonation Engine), un nou concept de propulsie propus de către COMOTI, bazat pe arderea explozivă a unui amestec combustibil de hidrogen și aer de presiune ridicată. O primă etapă a proiectului a fost realizată în cadrul unui consorțiu internațional – din care fac parte instituții europene de prestigiu, precum Institutul „Von Karman“ de Dinamica Fluidelor din Bruxelles, Universitatea Tehnică din Lund și Institutul de Fizică Aplicată al Academiei de Științe a Republicii Moldova – coordonat de către COMOTI. „Este un proiect complex, cu o valoare financiară mare și o perioadă de derulare mai lungă, în care utilizarea infrastructurii de calcul de înaltă performanță pe zona de de Computational Fluid Dynamics ne permite să realizăm economii importante de timp și bani. Dar ne asigură și posibilitatea identificării în condiții de deplină siguranță a soluțiilor optime: fiind vorba de un motor care folosește drept combustibil hidrogenul, resursa HPC ne-a ajutat foarte mult să testăm fără riscuri ipotezele de lucru propuse. De exemplu, la prima testare digitală realizată prin simulare, dacă aceasta ar fi fost făcută în mod clasic, pe cale experimentală, ar fi sărit pur și simplu în aer“, explică dr. ing. Ionuț Porumbel.
Numărul proiectelor de cercetare care utilizează resursa HPC și competențele în acest domeniu ale cercetătorilor din cadrul COMOTI se extinde constant. Pe lista de așteptare sunt deja alte două proiecte din cadrul programului „Clean Sky“, un altul realizat în colaborare cu Universitatea din Genova, care necesită modelarea matematică și simularea camerei de ardere a unui turbomotor care utilizează drept combustibil amoniacul, precum și un proiect ERA-NET bazat pe tehnologia imprimării 3D.
După cum se poate vedea, investiția în calculul de înaltă performanță este exploatată optim de către cercetătorii COMOTI. Și justifică pe deplin obiectivul propus de susținătorii proiectului HPC de a atinge o capacitate de 500 de core-uri, devenind astfel cel mai mare cluster din România. O țintă ambițioasă, care va fi realizată însă în timp, cu suportul conducerii institutului, care a înțeles valoarea și importanța acestei tehnologii pentru dezvoltarea competitivității economice și a capacității de inovare.



Tags: COMOTI, HPC

Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite