Sistemas electromagnéticos máis eficaces co récord en simulación acadado por investigadores das Universidades de Vigo e Estremadura

Resolver problemas electromagnéticos no deseño de grandes estruturas dotadas de sistemas de radio, como poden ser barcos, avións ou vehículos terrestres, é a principal aplicación da investigación que o grupo de Teoría do Sinal e das Comunicacións, en colaboración coa Universidade de Extremadura, está a desenvolver no Centro de Supercomputación de Galicia.
Os traballos realizados ata o momento permitiron a este equipo de investigadores bater o récord mundial en simulación electromagnética, tras lograr resolver un problema de 150 millóns de incógnitas utilizando o superordenador Finis Terrae, instalado no CESGA. Tras superar amplamente a anterior marca, situada en 85 millóns de incógnitas e acadada por un grupo turco, o traballo científico realizado para este reto continúa coa perspectiva de acadar os 250 millóns de incógnitas para este inverno.
O obxectivo deste proxecto é buscar a maneira máis eficiente de simular o comportamento electromagnético das estruturas na etapa de deseño para poder verificar e garantir o cumprimento dos requisitos electromagnéticos impostos pola industria ou polas administracións, minimizando así o problemas posteriores no proceso de fabricación. “Cando constrúes un barco non podes ter problemas de interferencias entre as antenas que leva. Construílo e ver qué pasa é moi caro, de aí a simulación, que permite facer deseños virtuais do barco e observar tamén de forma simulada as reaccións e interaccións entre os seus distintos elementos, como o das antenas e radares”, tal como explica Fernando Obelleiro, membro do grupo de Teoría do Sinal e das Comunicacións.
Este reto tamén abre a porta á aplicación do electromagnetismo computacional en campos como a biomedicina, o deseño de metamateriais e o desenvolvemento de radares de penetración terrestre para a detección de minas antipersoa.

HEMCUVE++ e Finis Terrae para bater o récord

A aplicación empregada para este reto, o HEMCUVE++, é o resultado dun proceso de desenvolvemento continuado do equipo investigador, iniciado no ano 1999 a través dun proxecto financiado por Navantia. O obxectivo puido cumprirse grazas á estreita colaboración existente entre os investigadores e técnicos responsables do Finis Terrae.
Para abordar a simulación foi necesario utilizar tan só 64 dos seus 142 nodos, o que equivale a 1024 núcleos de proceso e 5,4 Terabytes de memoria RAM. Os cálculos completáronse en seis horas, das que tres e media foron empregadas na inicialización do algoritmo. “O Finis Terrae é unha máquina estupenda para este reto”, segundo palabras de Obelleiro, que engade que “a súa arquitectura resulta idónea para a nosa aplicación”.

A clave está no novo algoritmo

O algoritmo desenvolvido polo equipo de investigadores permite escalabilidades ata agora impensables, posto que o código executouse sobre 1024 núcleos de proceso cunha eficiencia próximo ao 100%. Este feito é de vital importancia para aproveitar ao máximo a capacidade das novas xeracións de supercomputadores, dotados cada vez dun maior número de procesadores.
A evolución dos ordenadores e o desenvolvemento algorítmico teñen permitido que, a través de técnicas de gran rigor, se poidan analizar estes problemas. A innovación presentada chega despois de moito tempo utilizado técnicas aproximadas, que aportaban unha idea un tanto burda do comportamento electromagnético das estruturas. “Estamos falando de millóns de incógnitas que nos permitirán analizar e, en último termo predicir, o comportamento electromagnético de estruturas de grandes dimensións eléctricas cunha cantidade de detalles ata agora inabordable e isto, sen dúbida, suporá importantes vantaxes competitivas para aquelas industrias con acceso á tecnoloxía”, tal como explica Luis Landesa, membro do equipo procedente da Universidade de Estremadura.

CESGA e o equipo investigador

O Centro de Supercomputación de Galicia é o centro de cálculo, comunicacións de alta prestación e servizos avanzados que alberga o supercomputador Finis Terrae, recoñecido como Instalacións Científico Técnica Singular polo Ministerio de Ciencia e Innovación.
O equipo investigador, formado por Fernando Obelleiro e José Luis Rodríguez, por parte da Universidade de Vigo, e Luis Landesa e José Manuel Taboada da Universidade de Estremadura, leva anos desenvolvendo sistemas para abordar estudos de compatibilidade electromagnética. A finalidade do seu traballo é detectar interferencias entre antenas, predicir niveles de radicación perigosa e estudar a superficie equivalente radar, entre outras cousas.