Un equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía y la Universidad Tecnológica de Tennessee ha creado un modelo de inundación de inundación 2D de código abierto diseñado para un sistema informático de arquitectura múltiple. El kit de herramientas de inundación de escorrentía bidimensional para necesidades operativas, o TRITON, puede usar varias unidades de procesamiento de gráficos, o GPU, para modelar inundaciones de manera más rápida y precisa que las herramientas existentes.

El modelado de inundaciones es una parte esencial de la preparación y respuesta ante emergencias. Sin embargo, los modelos deben ser rápidos y precisos (devolver los resultados de la simulación en cuestión de minutos) para que sean herramientas útiles para la toma de decisiones y la planificación. Cuanto mayor sea la resolución del modelo, más poder computacional se necesita para ejecutarlo, por lo que las organizaciones pueden recurrir a modelos más simples que sacrifican la precisión por la velocidad. El poder computacional de las GPU permite que los cálculos de los modelos de alta resolución se ejecuten más rápido que los modelos más simples que solo usan CPU.

A medida que la computación de alto rendimiento se ha convertido en una herramienta indispensable para la ciencia, también se ha convertido en un requisito para los modelos de inundación modernos para aprovechar la fortaleza de las arquitecturas híbridas de CPU + GPU. TRITON, cuyo desarrollo fue financiado por el Programa de Modelado Numérico del Clima de la Fuerza Aérea, está específicamente optimizado para el diseño de arquitecturas múltiples de supercomputadoras como la Cumbre IBM AC922 en las Instalaciones de Computación de Liderazgo de Oak Ridge.

"Lo único de TRITON no es solo que usa GPU, no es el único modelo de inundación accesible por GPU. Pero está personalizado para usar varias GPU simultáneamente, lo que lo hace adecuado para resolver problemas de inundación en Summit", dijo Shih-Chieh. Kao, líder del grupo ORNL que dirigió el proyecto.

El equipo puso a prueba el modelo en Summit para demostrar su consistencia, estabilidad y algunas de sus capacidades únicas, como el hidrograma de escorrentía. Estos datos opcionales permiten a TRITON simular inundaciones pluviales, es decir, inundaciones repentinas locales, además de inundaciones fluviales. Durante una crecida fluvial, un arroyo o río crece e inunda una llanura aluvial. Utilizando un conjunto de datos de la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias de zonas de inundación de 100 años como punto de referencia, las simulaciones que usaron el hidrograma de escorrentía fueron más precisas que el modelo hidráulico básico solo.

"Para comprender realmente el impacto de las inundaciones, debemos comprender la inundación, que incluye la profundidad de un río y da cuenta de diferentes eventos de inundación:inundaciones fluviales y repentinas. Los modelos de inundaciones convencionales generalmente solo abordan las inundaciones fluviales. TRITON puede abordar ambos y proporcionar más información sobre el impacto de la inundación", dijo Kao. "Si tiene esta información sobre la inundación, puede superponerla a los activos y evaluar cuáles están en riesgo y cuáles no".

En otro caso de prueba, el equipo simuló la inundación de 2017 en el área metropolitana de Houston causada por el huracán Harvey. La simulación abarcó 10 días y se modeló en dos configuraciones de hardware diferentes:una con varias CPU y la otra con varias GPU. Los resultados demostraron contundentemente la ventaja de un modelo de inundación diseñado para ejecutarse en una configuración de múltiples GPU. Incluso la configuración de hardware más pequeña (un nodo de cómputo con seis GPU) completó la simulación más rápido que la configuración de múltiples CPU más poderosa de 64 nodos.

Como conjunto de herramientas de código abierto, TRITON está disponible de forma gratuita y se puede utilizar en una variedad de plataformas informáticas, desde computadoras portátiles y de escritorio hasta supercomputadoras. Los miembros del equipo de investigación desarrollan continuamente nuevas funciones y trabajan en algoritmos para escalar las capacidades actuales hasta un nivel operativo.

"TRITON será una base sobre la que seguiremos construyendo, y lo llamamos un juego de herramientas por una razón. Seguimos construyendo para que sea más útil, esa es nuestra visión. A medida que aumenta la potencia informática y bajan los precios, eventualmente todos deberían tener más acceso para usar estas capacidades para simular mejor las inundaciones", dijo Kao. + Explora más

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