Científico acelera HPC del CERN con GPU e IA

Nota del editor: esto es parte de una serie de perfiles de investigadores que hacen avanzar la ciencia con computación de alto rendimiento.

Maria Girone está expandiendo la red más grande del mundo de computadoras científicas con computación acelerada e IA.

Desde 2002, el Ph.D. en física de partículas ha trabajado en una red de sistemas en 170 sitios en más de 40 países que respaldan el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, que está listo para una importante actualización.

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

Girone amó la ciencia desde sus primeros días al crecer en el sur de Italia.

"En la universidad, quería aprender sobre las fuerzas fundamentales que gobiernan el universo, así que me concentré 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".

Escondido 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 se llama la pista de carreras más rápida del mundo porque los protones se precipitan 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.

En 2016, Girone fue nombrada CTO de CERN openlab, un grupo que reúne a investigadores académicos y de la industria para acelerar la innovación y abordar los desafíos informáticos del futuro. Trabaja en estrecha colaboración con NVIDIA a través de su colaboración con E4 Computer Engineering, un especialista en HPC e IA con sede en Italia.

En uno de sus actos iniciales, Girone organizó el primer taller sobre IA del CERN openlab.

La participación de la industria fue fuerte y entusiasta sobre la tecnología. En sus presentaciones, los físicos explicaron los desafíos que se avecinan.

"Al final del día nos dimos cuenta de que éramos de dos mundos diferentes, pero la gente se escuchaba y presentaba propuestas con entusiasmo sobre qué hacer a continuación", dijo.

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

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

"Esto no hubiera sucedido tan rápido sin el apoyo de NVIDIA trabajando con nuestros investigadores para resolver problemas, responder preguntas y escribir artículos", dijo. "Ha sido extremadamente importante tener gente en NVIDIA que aprecie cómo la ciencia debe evolucionar junto con la tecnología y cómo podemos hacer uso de la aceleración con GPU".

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

"Estamos trabajando en experimentos en una serie de proyectos, como la migración a arquitecturas de menor potencia, y esperamos evaluar la próxima generación de procesadores de menor potencia", dijo.

Para prepararse para el HL-LHC, Girone, nombrado director del openlab del CERN en marzo, busca nuevas formas de acelerar la ciencia con el aprendizaje automático y la computación acelerada. Otras herramientas también están en los horizontes cercanos y lejanos.

El grupo ganó recientemente fondos para hacer un prototipo de un motor para construir gemelos digitales. Brindará servicios a físicos, así como a investigadores en campos que van desde la astronomía hasta las ciencias ambientales.

El CERN también lanzó una colaboración entre investigadores académicos y de la industria en computación cuántica. La tecnología podría hacer avanzar la ciencia y conducir también a mejores sistemas cuánticos.

En otro acto de creación de comunidad, Girone estuvo entre los cuatro cofundadores de un capítulo suizo del grupo Mujeres en HPC. Ayudará a definir acciones específicas para apoyar a las mujeres en cada fase de sus carreras.

"Me apasiona crear equipos diversos en los que todos sientan que contribuyen y pertenecen; no se trata solo de una casilla de verificación sobre números, sino que desea obtener un sentimiento de pertenencia", dijo.

Girone fue uno de los miles de físicos que captaron algo de ese espíritu el día que el CERN anunció el descubrimiento del bosón de Higgs.

Ella recuerda levantarse a las 4 am para hacer cola para un asiento en el auditorio principal. No pudo albergar a todos los investigadores e invitados que llegaron ese día, pero la alegría del logro la acompañó a ella y a otros que observaban el evento desde un salón cercano.

"Sabía la contribución que hice", dijo. "Estaba orgulloso de estar entre los muchos autores del artículo, y mis padres y mis hijos también se sintieron orgullosos".

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