Desarrollaron en Córdoba un conjunto de software para hacer “química en la nube”, es decir, permitir a investigadores y tecnólogos hacer simulaciones y extraer de ellas propiedades fisicoquímicas, directamente en internet y con una interfaz amigable con el usuario. “Una web app como Google Docs, pero de la simulación computacional para uso científico”, dicen sus creadores. Se especializará en cálculos de propiedades ópticas de moléculas orgánicas, pero el proyecto involucra el desarrollo de otras herramientas también.
Llegó una innovación que al implementar estas nuevas herramientas en la nube, se posibilita su acceso a todo aquel que no cuente con recursos de cómputo propio, abriendo la posibilidad de hacer cálculos a muchos que antes no podían o les resultaba muy complicado. Por otro lado, la posibilidad de utilizar cantidades masivas de recursos a demanda permitirá a los investigadores el atacar nuevas escalas de problemas a las que antes no podían por limitaciones en sus recursos de cómputo. Y desarrollar nueva ciencia en escalas mucho más grandes.
Este nuevo proyecto posee dos características novedosas. La primera, es la implementación en la nube de software científico, algo que recién está comenzando en el mundo y que traerá mayores posibilidades a la comunidad científica, sobre todo la de países emergentes, para hacer sus propias simulaciones. Hasta ahora un conjunto limitado de grupos que cuentan con recursos de cómputo de alto desempeño (HPC, por sus siglas en inglés) puede hacerlo. Lo que se plantea acá es una forma de democratizar el acceso a recursos de cómputo. Las barreras para la utilización de recursos en “la nube” están dadas hasta el momento por la dificultad técnica de la reimplementación del software de simulación y la performance que se logra. Con este desarrollo se podrá maximizar la performance.
La segunda, es la implementación de un software para el cálculo de propiedades ópticas (que rutinariamente se obtienen de forma experimental) de moléculas orgánicas, en muy poco tiempo y con alta confiabilidad. Esto permitirá acelerar el descubrimiento de nuevos materiales orgánicos para aplicaciones en energía y tecnología, tales como celdas solares orgánicas y pantallas OLED, ya que les permite hallar computacionalmente y “de antemano” información que actualmente obtienen por la vía experimental, que es más lenta y costosa.
Si bien las simulaciones no reemplazan a los experimentos, son un complemento muy importante en proyectos de investigación y desarrollo, una herramienta más a disposición del investigador para el avance del conocimiento. Esta herramienta no se usa masivamente debido a dificultades técnicas que nuestro proyecto pretende resolver.
Quienes llevan a cabo este desarrollo son los miembros del Grupo de Dinámica Cuántica del Departamento de Matemática y Física de la Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC), trabajando en doble dependencia con el Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas de Córdoba, CONICET. El director del proyecto es el investigador responsable del grupo, Dr. Cristián Sánchez, y sus tesistas (Franco Bonafé, Candela Wettstein, Charly Medrano, los tres licenciados en Química por la Facultad de Ciencias. Químicas UNC) son el equipo emprendedor.
Todo el equipo se presentó a la convocatoria “Tecnoemprendedores” de la Incubadora de Empresas UNC, perteneciente al Parque Científico-Tecnológico, y luego de un período de pre-incubación de 3 meses y medio entregaron un plan de negocios y dieron una presentación oral del proyecto ante un jurado. Ahora fueron seleccionados para formar parte de las Empresas de Base Tecnológica incubadas en la Incubadora de Empresas de la UNC.
“El desarrollo e implementación de nuevos métodos de simulación ha sido el objetivo principal de nuestro grupo de investigación desde su creación. La idea que podían transferirse a otros sectores como un desarrollo tecnológico surgió a partir de un comentario de un extesista doctoral del grupo, que se encuentra trabajando en Estados Unidos. Le ofrecieron trabajar en una empresa de displays para hacer cálculos de propiedades ópticas de compuestos orgánicos para desarrollar nuevos materiales. Se nos ocurrió entonces que podíamos transformar las herramientas que usamos internamente e implementarlas en una plataforma web para que ese tipo de empresas y la comunidad científica en general”, comenta en diálogo con EL OTRO MATE Franco Bonafé.
Para publicar casi cualquier trabajo científico en química hoy en día es necesario contar con simulaciones o cálculos teóricos que apoyen y expliquen los resultados experimentales, en especial si es un resultado no esperado o muy novedoso. La complejidad del trabajo experimental hace que sean necesarios modelos adecuados para complementar los resultados experimentales los cuales se implementan como simulaciones o cálculos teóricos.
Para realizar estos cálculos muchas veces son necesarias computadoras potentes (o supercomputadoras). En Argentina, por ejemplo, existen algunas de ellas pero no alcanzan a abastecer toda la demanda. Por otra parte, es necesario cierto conocimiento (a veces bastante) de computación científica para instalar, compilar o a veces correr de alguna manera específica (en paralelo por ejemplo) este tipo de software.
Para bajar estas barreras (tecnológica y técnica) se propusieron desarrollar software científico para correrlo en la nube (lo que se conoce como “cloud computing”), que no son más que grandes servidores ubicados en distintos lugares del mundo, a los cuales uno puede acceder pagando por hora de cálculo. La razón por la que no se ha hecho esto todavía es porque el software existente no está listo para correr en estas “máquinas virtuales”, sino que hay que adaptarlo para una óptima performance.
“Por otra parte, nos damos cuenta que la carrera por la búsqueda de nuevos materiales para energía y tecnología es un problema que están enfrentando las industrias y los institutos de investigación en todo el mundo. Si se pudiera acelerar su desarrollo podríamos tener en meses lo que hoy tardaría años en llegar al mercado. Nosotros proponemos utilizar herramientas de cómputo para reemplazar ciertos experimentos que demoran más tiempo en realizarse, y poder conocer antes de ir a la mesada lo que vamos a obtener, para una serie de compuestos. Esto permite filtrarlos antes de siquiera tocar un tubo de ensayo, y explorar un conjunto de compuestos más pequeño en el laboratorio”, asegura Bonafé.
¿Cómo funciona?
Una página web permite al usuario registrarse y elegir el plan que desee, en función de las horas de cálculo que demandará. Un “diseñador molecular” le permite crear las estructuras químicas que quiera estudiar, y una interfaz gráfica amigable lo orienta a seleccionar el tipo de cálculo y sus parámetros. Cuando se da la orden de correr el cálculo, un administrador de trabajos que corre en la nube distribuye los cálculos en servidores que se contratan para tal fin, a un dado costo por hora. Cuando el trabajo finaliza, se recolectan los resultados y se le informa por una aplicación al usuario que ya puede entrar y descargarlos, o seguir calculando en base a lo obtenido.
La implementación consistirá en encontrar la forma óptima en la que los cálculos pueden correr en la nube. Para ello se deberán crear entornos virtuales en computadoras locales y probar de qué forma es más eficiente correr cálculos (lo que se conoce como benchmarking). Luego se comenzará lentamente a implementar en la nube tanto software científico de código abierto existente como desarrollo propio del equipo. Desarrolladores y diseñadores que incorporarán el año próximo se encargarán de hacer la gráfica web y la administración de trabajos para que funcione con la mayor performance posible.
“Esperamos cambiar la forma de hacer cálculos y permitirle a más científicos y tecnólogos contar con recursos a los que hoy sólo tienen acceso unos pocos. Confiamos que con estas facilidades se potenciará y acelerará el desarrollo de nuevos materiales y métodos para mejorar la calidad de vida de la gente”, augura Bonafé.
Nota: Alejandro Mellincovsky
Fuente : EL OTRO MATE
http://www.elotromate.com/tecnologia/el-gran-simulador/
