- El objetivo de una universidad es proveer de talento e ideas y proporcionar
soluciones
- Se han creado centros de investigación conjuntos, de carácter
multidisciplinar
- Como ingeniero, la biología o la medicina son escenarios muy curiosos
La Universidad Politécnica de Madrid
UPM
es una de las más
universidades
prestigiosas en el ámbito hispano. Además de los estudios de
ingeniería que son de esperar, la
UPM dispone de varios centros de investigación. En el Campus de Montegancedo se
encuentran el
CESVIMA, o el Centro de
Tecnología Biomédica (CTB). La UPM cuenta además con centros dedicados al
automóvil, a la microgravedad, a la acústica, al láser o incluso la moda.
José María
Peña trabaja en
el centro de Montegancedo. Es Profesor Titular de la Facultad de Informática y
subdirector del CESVIMA. En su trabajo está inmerso en proyectos como MAGERIT,
uno de los dos
superordenadores más grandes de España, los
proyectos Blue Brain y Alzheimer 3pi o el flamante buque insignia europeo, el
Human Brain Project.
ALT1040 — La UPM ya no solo se dedica a proyectos clásicos.
¿Hay que buscar ideas en la sociedad?
José María Peña — Somos tradicionalmente una universidad de
ingenierías, algunas de ellas como la Escuela de Agrónomos creadas hace más de
un
centenar de años. Hace más de 40 años se integraron muchas
de esas escuelas independientes bajo el paraguas de una única universidad, la
primera de las politécnicas del país. Durante décadas este enfoque ha dado lugar
a profesionales, docentes e investigadores punteros en estas áreas, pero el
mundo cambia y cada vez los perfiles profesionales y sobre todo los grupos de
trabajo son más
multidisciplinares, es por ello que la
universidad se ha ido adaptando. A lo largo de los últimos años se han creado
centros de investigación conjuntos, de carácter multidisciplinar, en los cuales
se está desarrollando una muy intensa y
novedosa actividad.
Es cierto que la
sociedad demanda ese cambio. En esencia el
objetivo de una universidad es proveer de talento e ideas a un país con la meta
de proporcionar soluciones a sus ciudadanos. Los problemas que se plantean en la
actualidad deben ser la motivación en la formación e investigación en las
universidades. En ese sentido, ese
origen ingenieril de la UPM
nos da una perspectiva muy práctica a la hora de plantear nuestra actividad.
Aunque la situación actual de España es muy complicada la investigación y la
educación es fundamental para salir adelante. Es más, la inversión en
investigación ha demostrado ser siempre una de las más
rentables, proporciona empleo altamente cualificado y aporta un enorme valor
añadido al país, además a los españoles no nos falta capacidad en esos aspectos,
es más una cuestión de visión y organización.
ALT1040 — MAGERIT es un superordenador de
IBM de 4000 núcleos Power7 y 72 teraflops. Pero
no solo la potencia importa. ¿Cómo se logra un sistema balanceado? ¿Y la
estructura de SW?
José María Peña — Un aspecto fundamental de un sistema de
cómputo de este tipo es su facilidad de uso. Hay sistemas diseñados para sumar
potencia en bruto o para salir bien en las pruebas de rendimiento, pero que
después son difíciles de programar y aprovechar. Cuando se diseñó
MAGERIT se tuvo muy en
mente que la instalación del CESVIMA debía dar soporte a
usuarios muy
diversos y a tipologías de trabajos muy diferentes entre sí.
Sobre la pila de Software que usa, el sistema operativo es un
Linux, lo cual garantiza entornos de desarrollo muy compatibles
con lo que muchos investigadores y empresas tienen como equipos de escritorio o
servidores. Por encima hay un set de bibliotecas y utilidades muy variadas,
entre ellas mucho software numérico, de simulación y de modelado.
ALT1040 — ¿Qué tipo de trabajos se ejecutan en MAGERIT?
¿Echa humo? ¿Está accesible a cualquiera?
José María Peña — Es un sistema con una
carga media altísima, superando el 80% promedio durante todo el
año, lo cual es muy excepcional para sistemas compartidos de este estilo. Hay
que contar que el sistema tiene paradas programadas (para actuaciones de gestión
o actualización del sistema), además es un sistema que permite reserva de
recursos, de forma que si se va a planificar trabajos grandes (que requieren del
orden de
1000 cores), es necesario ir liberando esos recursos
paulatinamente según terminan unos trabajos hasta disponer de todos los recursos
necesarios. En un supercomputador, la asignación de recursos (como CPU) a
trabajos es de
forma exclusiva, de forma que se garantiza que
un trabajo de cómputo dispone de toda la CPU asignada para realizar su
tarea.
Sobre los tipos de trabajos, hay gente muy diversa utilizándolo (dentro y
fuera de la propia universidad, así como en otros países). Los
trabajos van desde física de altas energías, pasando por
astrofísica, aerodinámica, materiales, dinámica de fluidos,
simulación
biológica o logística. Además de eso, hay un porcentaje de tiempo que
se dedica a actividades docentes y de formación. Además de eso hay otros
servicios como el almacenamiento y la virtualización que usan MAGERIT como
plataforma.
En principio, hay varios mecanismos de acceso a los recursos de MAGERIT, uno
de ellos es por medio de la
RES (Red Española de
Supercomputación) que abre una serie de periodos al año para presentación de
propuestas a las que se dota de recursos de cómputo. Otra vía es por medio de
proyectos de colaboración con el propio centro. Esa alternativa
es la que más nos interesa, puesto que permite desarrollar líneas de
investigación e intercambiar el know-how entre nuestra gente y colaboradores
externos.
Habitualmente esta alternativa viene acompañada de la búsqueda de
financiación interna o de terceros para apoyar la colaboración.
Tenemos también casos en los cuales se establece una subcontratación para usar
nuestros recursos y nada más. Asimismo, los investigadores de la UPM o de otros
centros con los que tenemos acuerdos de colaboración pueden solicitar horas de
cómputo de forma limitada pero
gratuita, para llevar a cabo
pruebas de concepto o para el desarrollo de tesis doctorales.
A — El CESVIMA (Centro de Supercomputación y Visualización
de Madrid ) además de MAGERIT tiene una cueva de visualización avanzada. ¿En qué
consiste?
JMP — El CESVIMA se creó hace ya unos años como un centro de
servicios e investigación de la propia universidad para dar soporte a varias
líneas de investigación que usaban la supercomputación como herramienta de
trabajo así como para el desarrollo de tecnología en ese ámbito.
Están vinculados con el centro investigadores de la UPM y de algunas otras
universidades en áreas muy diferente. Hay una actividad muy intensa en temas de
visualización y en los campos de análisis y simulación.
A nivel
de campos de aplicación el
sector bio/salud es de los que más
ha crecido y es ya equiparable al de las ingenierías clásicas (industrial,
aeronáutica y de construcción).
A — Desde el principio trabajasteis en el proyecto
Blue Brain. Incluso creasteis el
Proyecto Cajal Blue Brain. Ahora sois socios principales de colosal
Human Brain Project. En qué consiste el HBP y la participación de la UPM?
JMP — La UPM se embarcó en el proyecto Blue Brain desde su
comienzo, partiendo de una estrecha relación en el campo de visualización de
simulaciones neuronales. Al poco se sumó el trabajo de otro investigador muy
relacionado con la actividad del proyecto (
Javier de Felipe,
del CSIC). En conjunto se puso la primera piedra de la participación española en
el proyecto Blue Brain, bajo el nombre de
Cajal Blue Brain. El Ministerio apoyó
esta iniciativa y nos dotó de unos primeros recursos para integrar ambos grupos
de trabajo en la UPM y sacar adelante esta colaboración. Fruto de este trabajo
nos posicionamos especialmente bien a la hora del diseño del proyecto Human
Brain Project (HBP). Es un buen ejemplo del
retorno que se
consigue invirtiendo en investigación.
El proyecto Blue Brain planteaba el reto de diseñar tecnología para poder
simular la actividad del
cerebro, desde la interacción neuronal
hasta los aspectos fisiológicos más avanzados. El HBP continúa esa línea
planteando su uso en la modelización de diferentes patologías, y la simulación
de
tratamientos en un ordenador, además del desarrollo de nueva
tecnología de (de cómputo, robótica y de interacción) inspirada en el
funcionamiento del cerebro.
La UPM participa en muy diferentes facetas, desde los aspectos de recogida de
información experimental (neuroanatomía del cerebro a partir de
microscopía óptica y electrónica o información de actividad del
cerebro recogida por medio de equipos de magnetoencefalografía), hasta la
gestión y análisis de los datos generados (
neuroinformática) y
aspectos de visualización en exaescala (que lleva
Vicente
Martín, el director del CESVIMA). También hay una importante actividad
en los modelos de
robótica neuroinspirada.
Esta participación
se articula entre dos centros de investigación (el CESVIMA, por un lado y el
Centro de Tecnología Biomédica –
CTB,
por otro), así como el grupo de trabajo de
Ricardo Sanz en la
Escuela de Ingenieros Industriales.
A — También trabajáis en el proyecto Alzheimer 3pi. ¿De qué
se trata?
JMP — La iniciativa
Alzheimer 3pi se lanzó
como aplicación práctica de la tecnología, la investigación y los recursos
aglutinados bajo el proyecto Cajal Blue Brain, enfocados hacia la enfermedad de
Alzheimer. En ese enfoque se plantean retos claves como es comprender la
patología de la enfermedad y su evolución, la diagnosis precoz
y la evaluación de tratamientos.
A — Las matemáticas o la física, claves en las ingenierías
parecen sencillas de delimitar. ¿Cómo son los modelos biológicos o de la mente?
¿Es posible que un biólogo y un ingeniero se entiendan?
JMP — Hay un
gran salto entre el estudio de
escenarios ideales, como es el caso de las matemáticas o de aquellos en los
cuales la comprensión del ser humano lleva
siglos trabajando
con toda una larga historia de logros a sus espaldas. En cuanto te enfrentas a
campos de aplicación como la biología o la medicina, el salto cualitativo es
enorme. Como ingeniero además son escenarios muy curiosos. Nosotros, por
formación, al realizar lo que se denominan procesos de ingeniería inversa
analizamos la maquinaria generada por otro ingeniero para descubrir su
funcionamiento. Al enfrentarte a una “
maquinaria biológica” te
encuentras con que los patrones de diseño de dichos sistemas son muy diferentes
y toda una nueva serie de herramientas se tienen que articular para ello. Creo
que la interacción entre expertos en el campo de las ciencias de la salud
(biología o medicina) y aquellos que venimos de la rama ingenieril es un
filón excepcional donde realizar una serie de avances
increíbles (hay mucho que aprender por ambas partes), además de eso, es cierto
que el vocabulario y la forma de “
hacer ciencia” es muy
diferente, pero en eso reside el encanto.
A — En Montegancedo, además del superodenador MAGERIT,
existe más equipamiento sofisticado. Como el magnetoencefalografo que lleva
Fernando Maestú o varios microscopios de primer nivel en el equipo de Javier de
Felipe. ¿Cómo son y para que se usan?
JMP — En realidad el equipamiento existente en el campus, en
este caso en el CTB, es algo muy excepcional. Estamos hablando de dos
instalaciones únicas. El sistema de magnetoencefalografía (MEG) que coordina
Fernando Maestú es uno de los dos existentes en todo el país y
de los pocos que hay en Europa hasta la fecha. Por medio de este sistema es
posible registrar los campos magnéticos inducidos por las
microcorrientes eléctricas producidas por la actividad conjunta
de haces de neuronas en determinadas áreas del cerebro. Es un equipamiento de
una gran precisión y con una
resolución espacial y temporal
envidiable. Por medio de estos sistemas es posible registrar la actividad del
cerebro de un sujeto en la realización de determinadas pruebas cognitivas,
motoras o en estado de reposo. Aun se trata de una tecnología muy experimental,
pero estoy seguro de su gran valor en
diagnóstico clínico en el
futuro. Es un tipo de prueba muy flexible, nada invasiva y cuyos costes de uso
son muy razonables, en conjunto es más asumible para un sistema sanitario que
alternativas como la resonancia magnética (MRI) o la tomografía por emisión de
positrones (PET), que al fin y al cabo implican irradiar al paciente.
Por otro lado, el equipamiento del laboratorio de
Javier de
Felipe, incluye varios microscopios ópticos de gran potencia, pero
quizás el elemento más reseñable sea un
microscopio electrónico de doble
haz (FIB/SEM), que permite obtener imágenes en una escala mucho más
detallada que la microscopía óptica convencional (pudiendo verse estructuras
internas de la célula) y además recuperar series de imágenes de todo un
volumen de tejido. Este tipo de técnicas permite reconstruir en
3D elementos como son las sinapsis entre neuronas incluyendo
los terminales correspondientes a dendrita (espina dendrítica) y axón (botón
sináptico). La exploración de la estructura microanatómica del cerebro es de
vital importancia en la comprensión de su funcionamiento y
herramientas de este tipo son de gran ayuda para poder
reconstruir en detalle cómo el cerebro está organizado.
En ambos casos, en los registros de MEG y en las imágenes de microscopía, el
volumen y complejidad de la información generada es enorme. Es por ello, que se hace necesaria la
utilización de
computación de altas prestaciones, así como de
enfoques de procesamiento y análisis muy sofisticados. Ese es el papel del
CESVIMA en este triángulo.
A — Fruto de la colaboración de ingenieros y
neurocientíficos y usando el súper microscopio, habéis desarrollado ESPINA. ¿En
qué consiste?
JMP — Sí, esta es una de las primeras y más representativas
aportaciones de la colaboración conjunta en el proyecto Cajal Blue Brain. Se
trata de una herramienta, o mejor dicho un conjunto de ellas en un entorno
integrado, que permite el
procesamiento automático o asistido de
imágenes de microscopía. ESPINA sigue evolucionando, pero es una de las
herramientas que de forma diaria usan los neurocientíficos del grupo.
A — Coordinación. En un proyecto como el HBP debe ser el
obstáculo fundamental. Incluso en proyectos de menor escala supone un gran reto.
¿Cómo se logra?
JMP — Va a ser un desafío importante, el proyecto tiene una
magnitud tal que la organización centralizada típica es sencillamente
inabordable. La estructura en subproyectos coordinados entre sí y la
vertebración en base a grupos de trabajo de diferentes
disciplinas tiene que ser la pieza central. Si se parte de una buena descripción
de los objetivos e
hitos a alcanzar el siguiente paso consiste
en ir formando esos grupos que vayan haciéndose cargo de los requisitos
diseñados de partida. Más que un proyecto se trata de un
programa
completo, con muchas líneas de actuación y con la necesidad de un bien
engrasado flujo de
comunicación.
A — Te he oído decir que a veces has resuelto un problema
que no existía, y al contrario podrías resolver sencillamente lo que para otros
es una pesadilla. ¿Saber escuchar es clave?
JMP — Es cierto, antaño, cuando trabajábamos en
bioinformática, solíamos centrarnos en problemas “ingenierilmente” interesantes,
es decir que cumpliesen las expectativas de
complejidad que los
hacían atractivos para nosotros, pero una vez resueltos te dabas cuenta que a
los expertos del campo ese problema no les interesaba, sencillamente no tenía su
lugar en la perspectiva general del trabajo de ese campo. Se convertía en un
ejercicio teórico de reducido interés práctico.
Por el contrario, sí hay muchos
problemas técnicos en estos
dominios que se han resuelto con éxito en otros campos de aplicación y que
encontrar la adaptación de uno a otro no es revolucionario desde una perspectiva
técnica pero sí
extremadamente útil para estos campos.
A — La creatividad parece reservada a los artistas y los
ingenieros son cuadriculados. ¿Es esto así? ¿Necesita un ingeniero ser
ingenioso?
JMP — El propio término lo dice, ingeniero es aquel que
aplica el ingenio en la resolución de problemas. Somos en esencia
disciplinas prácticas con un sentido muy pragmático de la
aplicación de nuestras aportaciones. Esa es quizás la principal diferencia con
algunas otras disciplinas, pero la creatividad es algo intrínseco a nuestro
trabajo. Quizás no sea una creatividad artística o estética (en un cierto
sentido de ese término), pero
creativo, imaginativo e ingenioso
seguro.
En cualquier caso, es mucho más habitual encontrar ingenieros que desarrollan
esa creatividad o al menos la apreciación de la creatividad artística, más que
artistas que aprecien o entiendan la labor ingenieril. Creo que
estamos
encasillados en esa visión que otros tienen de nosotros. En cualquier
caso esos son moldes que deben romperse. Precisamente, de forma muy reciente
hemos lanzado un proyecto que coordinamos en el campo de la creatividad en el
que participamos con Disney y en el que contamos con par de colaboradores que
tiene un
Oscar de la Academia, así que no todo son ecuaciones
diferenciales.
A — ¿En qué otras actividades está metida la UPM distintas
de la ingeniería clásica?
JMP — Somos una universidad muy grande y enormemente activa,
enumerar las actividades de la misma es injusto porque seguro que me dejo en el
tintero muchas cosas y personas importantes. Como universidad la UPM es la que
tiene un
volumen de investigación mayor y con mucha relación
con el
tejido industrial dentro y fuera de España. Fuera de las
actividades más intuitivamente vinculadas con las ingenierías, hay mucha
actividad en el sector salud o aplicado a otras ciencias experimentales.
