Más allá de los procesadores tradicionales en geociencias

En promedio, cada año se producen mil cien terremotos con capacidad para causar heridos y muertos, así como daños en las infraestructuras construidas. El diseño de un entorno humano con resistencia adecuada frente a los terremotos es un gran desafío científico y de ingeniería. La principal dificultad es la complejidad de los procesos físicos que tienen lugar debajo de la superficie terrestre.

Mediante el estudio de las mediciones de los movimientos del suelo, se ha aprendido mucho sobre los procesos de rotura de fallas. Aprovechando los avances en las infraestructuras informáticas, ahora existe la posibilidad de realizar simulaciones numéricas precisas. Los modelos basados en la física ofrecen un conocimiento mejor de cómo influyen las estructuras geológicas subsuperficiales en los movimientos del suelo.

El objetivo del proyecto (High performance computing for geophysics applications), financiado por la Unión Europea, fue aprovechar y refinar las infraestructuras de computación existentes dentro de las instalaciones europeas para evaluar los riesgos de terremotos. Con este fin, se reunió un consorcio internacional y multidisciplinar de investigadores europeos y sudamericanos.

Los miembros del equipo evaluaron las funcionalidades proporcionadas por los sistemas de tiempo de ejecución actuales y señalaron sus limitaciones. Las simulaciones de los movimientos del suelo durante los terremotos deben abarcar distintos subsistemas que actúan a escalas distintas. Modelizar el acoplamiento entre los subsistemas tiene una importancia trascendental, pero los esfuerzos se ven limitados por la potencia computacional necesaria para poder manejar la gran cantidad de datos, siempre en aumento.

En consecuencia, el paso siguiente fue desarrollar métodos nuevos para la programación eficiente de procesos y la distribución inteligente de los datos sobre entornos de computación con múltiples núcleos y memoria compartida. Además, se aplicaron algoritmos de formación de haces adaptables a los datos sobre una arquitectura de computación en paralelo con el fin de obtener información útil incluso a partir de datos de ondas sísmicas con ruido.

Se desarrollaron algoritmos dedicados para la inversión conjunta 3D de datos sísmicos, magnetotelúricos y gravitatorios. Por lo general, los datos adquiridos durante prospecciones geológicas se limitan a la superficie de la Tierra o a la subsuperficie superior y, a menudo, con un espaciado grande entre los distintos puntos de medición. El enfoque conjunto que se pretende aplicar podría ofrecer modelos capaces de explicar todos los datos simultáneamente.

Como resultado del proyecto HPC-GA se han logrado muchos avances en tecnología informática y métodos numéricos para hacer aplicables modelos de geodinámica y propagación de ondas sísmicas con una resolución sin precedentes. Disponer de información más fiable permitirá conocer mejor la física de los terremotos y estimar con mayor precisión el riesgo sísmico para infraestructuras críticas.