El cómputo en la Astrofísica
En la actualidad, hay muy pocas cosas en la Astrofísica
que puedan hacerse sin que este de por medio el uso de una computadora,
por ejemplo, en pleno siglo XXI sería difícil imaginar tener una
comunicación fluida con la comunidad astronómica, nacional o internacional,
por medio del correo ordinario; actualmente casi todo se hace vía
correo electrónico, por lo que es común que cada instituto o dependencia
tenga instalado su propio servidor de correo, sin embargo, existen
servidores de correo a los que se puede acceder a través de Internet,
tales como los utilizados por Gmail, Hotmail y Yahoo,
entre otros, lo sorprendente es que atrás de algo que actualmente
es muy común, exista toda una infraestructura computacional que requiere
de equipos de alto rendimiento para dar un buen servicio.
En el caso de la comunidad científica el uso del correo es necesario
para intercambiar información de eventos, tales como los congresos
especializados que se organizan en todo el mundo y el envío de
artículos a revistas científicas, sólo por mencionar algunos. Aunque
el correo es uno de los servicios más utilizados por la comunidad
científica, es importante señalar que también se requieren servidores
de transferencia de datos (File Transfer Protocol, FTP),
y servidores de Web entre otros, los cuales facilitan la interacción
entre grupos de investigación de todo el mundo. Las bases de datos
juegan un papel vital en la astronomía, ya que en ellas está contenida
la información de muchos años de obervaciones de telescopios espaciales
y terrestres. También existen otros tipos de bases de datos, en
particular, la comunidad astronómica internacional cuenta con una
muy importante biblioteca digital, el Astrophysics Data System
(ADS), que es manejada y actualizada constantemente por el Smithsonian
Astrophysical Observatory (SAO-NASA; http://www.adsabs.harvard.edu/).
El ADS tiene acceso a tres bases de datos bibliográficas que cuentan
con más de 7.4 millones de entradas (records). El cuerpo principal
de datos del ADS consiste en entradas bibliográficas, que son accesibles
mediante búsquedas en formatos simples y amigables, y textos digitalizados
de la literatura astronómica, que pueden ser vistos y transportados
con una interfase muy eficiente y automatizada. Además de integrar
a las bases de datos, el ADS permite acceso a una enorme variedad
de herramientas y bases externas, que incluye artículos en forma
electrónica, así como a catálogos y archivos de diferentes tipos.
Asimismo, se tienen enlaces a más de 8.1 millones de entradas mantenidas
por otros grupos. Además de lo mencionado anteriormente, podemos
decir a grandes rasgos que los astrofísicos utilizan la computación
como herramienta indispensable para realizar:
1. Simulaciones numéricas.
2. Procesamiento y análisis de datos observacionales.
3. Búsqueda y manipulación de información astronómica en enormes bases de datos.
4. Control de telescopios.
En este artículo y en particular en la siguiente sección, nos enfocaremos al primer punto ya que, creemos es el que está enormemente relacionado con el supercómputo.
El poder del Supercómputo presente en la Astrofísica
En el siglo XX y hasta la fecha las supercomputadoras
han tenido un desarrollo imponente y por lo tanto se han convertido
en una herramienta indispensable para realizar extraordinarias
y complejas simulaciones numéricas vinculadas a problemas astrofísicos.
Recordemos que los experimentos numéricos nos proporcionan información
invaluable asociada a sistemas complejos y procesos físicos que
ocurren bajo condiciones extremas que serían imposible realizar
experimentalmente en un laboratorio y difíciles de observar directamente.
Ya que la en la Astronomía no se puede hacer experimentación directa,
toda la información se obtiene a partir de la luz o fotones, y
partículas cargadas, que son producidas por procesos físicos muy
complicados, y que escapan de los objetos astronómicos que se están
observando. Sofisticadas simulaciones frecuentemente se utilizan
para explicar estos fenómenos, tales como, la actividad en la superficie
del Sol, la formación y evolución de planetas, estrellas y galaxias,
hasta la estructura a gran escala de nuestro universo, por mencionar
algunos. Para tratar de explicar la formación y dinámica de estos
fenómenos, los astrofísicos proponen y desarrollan modelos teóricos
que consisten en un complicado sistema de ecuaciones que representan
al mayor número de procesos físicos posibles involucrados; en pocas
situaciones este sistema de ecuaciones llegan tener una solución
única o analítica, y por lo tanto, se tiene que recurrir a la soluciones
aproximadas que se obtienen a través de métodos numéricos que necesitarán
de enormes computadoras para ser resueltos. Los modelos numéricos
que describen un fenómeno o sistema físico, frecuentemente deben
simplificarse debido a la falta o carencia de recursos computacionales,
es decir, entre más realistas sean nuestros modelos teóricos, más
poder de cómputo será necesario.
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