WORKSHOP “Hardware y algoritmos: La conexión necesaria para la construcción de ordenadores dedicados eficientes”
La semana pasada, BIFI acogió la celebración de un workshop en el marco de la red de investigación “DEDOSS. Exploración de ordenadores dedicados para escenarios científicos abiertos” financiada por MICIU/AEI /10.13039/501100011033. El workshop tuvo lugar en el Instituto de Biocomputación y Física de Sistemas Complejos (BIFI) de la Universidad de Zaragoza durante los días 12 y 13 de junio de 2025, con la participación de investigadores de la Universidad de Extremadura, Universidad Complutense de Madrid, Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA), Universidad de Sevilla / IMSE y Universidad de Zaragoza.
La utilización de ordenadores diseñados de forma específica para una tarea concreta puede incrementar en varios órdenes de magnitud tanto la velocidad de cálculo como la eficiencia energética de un sistema de cómputo, pero esto requiere un importante trabajo tanto de diseño de la propia máquina como de programación y optimización. En este workshop se ha puesto de manifiesto la importancia de esta conexión entre hardware y algoritmos para obtener ordenadores realmente eficientes.
A raíz de este proyecto de redes de investigación, en la convocatoria de la AEI de Equipamiento Científico Técnico 2024 se solicitó financiación para un ordenador dedicado, optimizado para la computación científica, basado en tarjetas FPGA de última generación que permitirá tanto desarrollar nuevos algoritmos optimizados a nivel hardware como explotarlos en un abanico de aplicaciones, atractivas para una amplia comunidad de usuarios. Se obtuvo un importe próximo a los 200.000€ y en este workshop se han afinado las características técnicas que tendrá este ordenador dedicado y cuyo pliego de licitación está a punto de ser publicado.
Se discutió sobre las herramientas más actualizadas para la programación de FPGA en entornos como Vitis y la versatilidad que estos ofrecen a los usuarios, presentando códigos diseñados por algunos de los participantes para la simulación de sistemas de espines, que pueden ser extrapolados a otras aplicaciones.
Otro de los temas tratados fue la utilidad de las máquinas de Boltzmann, redes neuronales con características propicias para ser implementadas en ordenadores dedicados y con aplicaciones tan diversas como la detección de patrones, el tratamiento de imagen, la genómica o la emulación cuántica.
Se presentó cómo se realiza el diseño e integración de un ASIC (circuito integrado de aplicación específica) y las diferentes posibilidades de integración dentro del consorcio europeo Europractice. La opción de integración en un ASIC al ser diseñado específicamente para realizar operaciones y funciones de manera eficiente ofrece mejor rendimiento y menor consumo energético. Sin embargo conlleva un alto coste económico y un riesgo potencial asociado a su no reprogramabilidad con respecto a las FPGAs.
Finalmente, se presentaron alternativas algorítmicas para la reducción del uso de números aleatorios, cuya generación representa un elevado coste de cómputo en la mayoría de los algoritmos de simulación numérica.
El workshop resultó por tanto de gran interés científico y supone un punto y seguido en las colaboraciones mantenidas a través de la red de investigación DEDOSS.
