Instituto Técnico Mexicano/Instituto Tecnológico de Tijuana
Realizando as melhores pesquisas em ciências sociais com computação evolutiva no IBM Power Systems
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O Instituto Tecnológico de Tijuana estava realizando pesquisas em uma variedade de domínios do mundo real que requerem aprendizado de máquina, incluindo questões de ciências sociais. Sua infraestrutura x86 não tinha o desempenho e a escalabilidade necessários para alcançar o que estavam procurando. O Instituto implementou o IBM Cloud Private e Docker nos no IBM Power Systems S822LC for High Performance Computing.

Desafio de negócio

O Instituto Tecnológico de Tijuana estava se preparando para fazer pesquisa de ponta em muitos domínios que necessitam de aprendizado de máquina e otimização, incluindo questões de ciências sociais. Sua infraestrutura x86 não tinha o desempenho e a escalabilidade necessários para realizar os cálculos que tal trabalho exige.

Transformação

O Instituto Tecnológico de Tijuana trabalhou com a IBM para construir uma infraestrutura de TI para pesquisa de ponta com o IBM Cloud Private e Docker no IBM Power Systems S822LC for High Performance Computing, desenvolvendo seus próprios sistemas de aprendizado de máquina baseados em computação evolutiva.

Resultados Mais de 100 vezes mais rápido
tempo de cálculo vs. x86
Tempo de processamento reduzido
de 4 horas para um minuto
Escalabilidade para mais de 1 milhão
de pontos de dados e centenas de milhares de características
história de desafio de negócios
Construindo uma infraestrutura de TI para pesquisas de ponta

O Instituto Tecnológico de Tijuana é uma instituição de ensino superior localizada em Tijuana, Baja California, México. O Instituto foi fundado em 17 de setembro de 1971 e foi uma das primeiras instituições de ensino superior do estado. Entre seus dois campi, um total de 21 bacharelados, 6 mestrados e 3 doutorados são oferecidos, sendo uma fonte chave de talento profissional e científico na região. Sua função é fornecer serviços de educação superior nos níveis de graduação, mestrado e doutorado com base nas necessidades de habilidades na região.

O Instituto tem realizado pesquisas sobre problemas do mundo real que podem ser abordados com técnicas de aprendizado de máquina, como padrões de imigração humana e outras questões de ciências sociais relevantes para cidades fronteiriças entre México e EUA. Eles tinham um conjunto de dados muito grande no qual estavam desenvolvendo seus próprios algoritmos. Esses algoritmos seriam usados para fazer previsões sobre padrões de migração humana e outras questões que afetam a sociedade. Eles começaram a determinar se sua infraestrutura existente tinha os recursos necessários para realizar pesquisas sobre essas questões no mais alto nível.

O Instituto tinha servidores Dell existentes com processadores Intel Xeon para seu laboratório de pesquisa. A equipe chegou à conclusão de que esses servidores não teriam a largura de banda e os recursos necessários para realizar a pesquisa que pretendiam fazer com big data, especialmente para realizar processos complexos de otimização e aprendizado. Eles precisavam de servidores acelerados com GPUs para lidar com cargas de trabalho de computação de alto desempenho. Esses servidores também precisariam ser ampliados para atender às demandas de seus conjuntos de dados.    

O Dr. Leonardo Trujillo, professor pesquisador do Instituto Tecnológico de Tijuana no Departamento de Engenharia Elétrica e Eletrônica, começou a pesquisar infraestrutura de TI para computação de alto desempenho que os permitiria realizar pesquisas no mais alto nível. Eles sabiam da relação entre a IBM e a NVIDIA para IA empresarial e computação de alto desempenho, então começaram a olhar para os Power Systems para construir sua infraestrutura de pesquisa. Após conversar com a IBM e pesquisar sobre Power Systems para computação de alto desempenho, a equipe estava confiante de que essa era a direção que precisavam seguir. Eles começaram a construir sua nova infraestrutura de pesquisa com o IBM Power Systems.      

História de transformação
Tempo computacional mais rápido e maior escalabilidade

Trabalhando com a IBM, o Instituto Tecnológico de Tijuana adotou o IBM Cloud Private on Power Systems S822LC for High Performance Computing. Os Power Systems S822LC for High Performance Computing são servidores acelerados com GPUs NVIDIA Tesla e tecnologia NVLink para comunicação mais rápida de CPU para GPU. O IBM Cloud Private on Power é uma plataforma Kubernetes aberta que ajuda os desenvolvedores a construir e implantar aplicações em contêineres facilmente. Com o IBM Cloud Private on Power, o Dr. Trujillo e sua equipe podem se sentir confiantes na implementação rápida de suas aplicações de computação de alto desempenho em um ambiente de nuvem privada local — com segurança e com a melhor disponibilidade.  

O Instituto também implantou contêineres Docker em sua nova infraestrutura IBM Power Systems. O Docker fornece software de contêiner para empresas que é ideal para desenvolvedores que desejam começar com aplicações baseadas em contêineres. Usando o Docker no IBM Power Systems, o Dr. Trujillo e sua equipe podem conteinerizar seus algoritmos de IA para fazer pesquisas específicas em grandes conjuntos de dados. Eles podem dividir uma busca dentro de um grande conjunto de dados em segmentos e lançar um contêiner Docker que se concentrará apenas nessa busca específica, o que diminui o tempo gasto procurando por insights específicos e permite que eles façam padrões de busca sofisticados de última geração de maneira muito simples e eficiente.      

Com o IBM Cloud Private e o Docker on Power Systems, a equipe conseguiu reduzir o tempo de computação para suas cargas de trabalho de pesquisa de cerca de 4 horas com sua antiga infraestrutura Dell e Intel Xeon para apenas um ou dois minutos — um aumento de velocidade de mais de 100 vezes. Usando a tecnologia NVIDIA NVLink em IBM Power Systems, os dados são transferidos entre a CPU e a GPU mais rapidamente do que com uma arquitetura tradicional. Os IBM Power Systems têm até 5,6 vezes mais largura de banda de I/O do que servidores x86 para reduzir gargalos para cargas de trabalho de computação de alto desempenho. O Dr. Trujillo e sua equipe também podem compartilhar RAM entre CPUs e GPUs para um desempenho ainda maior. A abordagem baseada em contêineres também reduz o tempo de implementação e a curva de aprendizado para jovens pesquisadores e estudantes que se juntam ao laboratório.

O Dr. Trujillo e sua equipe também conseguem escalar mais rápido e além do que antes com sua antiga infraestrutura tradicional. A escalabilidade é crítica para o trabalho que estão realizando, pois permite caracterizar melhor a dinâmica de seus modelos de busca de maneira mais precisa para aplicações de pesquisa. Com sua antiga infraestrutura tradicional, eles só conseguiam executar estações de trabalho usando de 1.000 a 2.000 pontos de busca de dados. Agora, eles podem escalar para mais de um milhão de pontos de dados com os Power Systems. Essa escalabilidade permite que eles obtenham novos insights sobre seus dados que anteriormente não eram possíveis. 

Nós trabalhamos na intersecção da computação evolutiva e aprendizado de máquina, um campo chamado Programação Genética, onde é possível gerar automaticamente ferramentas preditivas impressionantes usando métodos sofisticados de busca e otimização, mas para isso é necessário muito poder de computação, e, felizmente, a plataforma IBM POWER8 HPC com GPUs NVIDIA fornece mais do que o suficiente. Dr. Leonardo Trujillo Professor pesquisador Instituto Tecnológico de Tijuana
História de resultados
Resolvendo questões de ciências sociais

O Instituto Tecnológico de Tijuana agora tem a infraestrutura de TI de que precisa para fazer pesquisa de ponta em muitos domínios do mundo real que exigem técnicas de aprendizado de máquina e otimização de última geração, incluindo questões das ciências sociais. Nesta área, por exemplo, o aprendizado de máquina pode permitir que Dr. Trujillo e sua equipe explorem os padrões de imigração das pessoas que chegam à fronteira entre México e EUA, um problema particularmente importante para a cidade de Tijuana, já que é uma das maiores e mais importantes cidades fronteiriças do mundo. Os IBM Power Systems têm o desempenho necessário para computação de alto desempenho moderna e cargas de trabalho intensivas em dados. Com esta tecnologia, seu objetivo é gerar modelos computacionais que possam ajudar a classificar e prever os padrões de imigração das pessoas que chegam a Tijuana e outras cidades fronteiriças. Eles também estão empreendendo novos projetos de pesquisa em áreas relacionadas, como o desenvolvimento de novos algoritmos de IA a partir do zero, a realização de reparo automático de código e o aprimoramento de código de sistemas de software, a compreensão das propriedades nanotecnológicas de novos materiais por meio do aprendizado de máquina, a geração automática de algoritmos de visão computacional e o desenvolvimento de plataformas avançadas de aprendizado de máquina para diversos domínios. Os IBM Power Systems têm o poder computacional de que precisam ao assumir outras novas iniciativas de pesquisa.   

O Dr. Trujillo e sua equipe ficaram agradavelmente surpresos com a rapidez da curva de aprendizado para começar. Em um curto período de tempo, eles foram capazes de colocar sua nova plataforma de computação de alto desempenho em funcionamento para começar a novos projetos de pesquisa. Eles foram rapidamente capazes de implementar seus algoritmos de pesquisa na nova infraestrutura rapidamente para começar a iniciativas de dados.

O instituto está agora trabalhando em sua próxima etapa na implementação do IBM Watson Machine Learning Accelerator. O Watson Machine Learning Accelerator torna o deep learning e o aprendizado de máquina mais acessíveis, combinando frameworks de deep learning de código aberto com ferramentas de desenvolvimento eficientes e servidores acelerados dos IBM Power Systems. Com o Watson Machine Learning Accelerator, Dr. Trujillo e sua equipe terão um ambiente completo para ciência de dados, permitindo-lhes realizar pesquisas ainda mais complexas e impactantes. Eles também terão a escalabilidade necessária para lidar com deep learning em conjuntos de dados cada vez maiores.     

Além disso, o Dr. Leonardo Trujillo e sua equipe também estão buscando expandir ainda mais suas parcerias e relações com outras instituições de pesquisa e universidades. Com o IBM Cloud Private e os Power Systems no centro de sua infraestrutura de pesquisa, a colaboração com outra instituição será ainda mais eficaz do que trabalhar de forma isolada. Sua nova infraestrutura também ajuda a solidificar seu status como uma instituição de pesquisa de ponta no México e na América do Norte. O Instituto Tecnológico de Tijuana está ansioso para resolver problemas importantes de ciências sociais com a IBM Power Systems.   

Com o auxílio da IBM e das GPUs NVIDIA, podemos enfrentar problemas em grande escala em diversos domínios, explorando o espaço de soluções possíveis de maneira altamente eficiente e nos permitindo construir ferramentas e obter insights que anteriormente estavam fora do nosso alcance. Dr. Leonardo Trujillo Professor pesquisador Instituto Tecnológico de Tijuana
Logotipo do Instituto Técnico Mexicano
Instituto Técnico Mexicano/Instituto Tecnológico de Tijuana

O Instituto Tecnológico de Tijuana (link fora de ibm.com) é uma instituição de ensino superior localizada em Tijuana, Baja California, México. O Instituto foi fundado em 17 de setembro de 1971 e foi uma das primeiras instituições de ensino superior do estado. Entre seus dois campi, um total de 21 bacharelados, 6 mestrados e 3 doutorados são oferecidos, sendo uma fonte chave de talento profissional e científico na região. Sua função é fornecer serviços de educação superior nos níveis de graduação, mestrado e doutorado com base nas necessidades de habilidades na região.

Dê o próximo passo

Para saber mais sobre os servidores IBM Power Systems S822LC para computação de alto desempenho, entre em contato com seu representante IBM ou parceiro de negócios da IBM.

Para saber mais sobre o IBM Cloud Private on Power, entre em contato com seu representante IBM, parceiro de negócios da IBM ou acesse https://www.ibm.com/br-pt/products/power-private-cloud-edition

Para saber mais sobre o IBM Watson Machine Learning Accelerator, entre em contato com seu representante IBM, parceiro de negócios da IBM ou acesse  https://www.ibm.com/br-pt/products/deep-learning-platform

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Notas de rodapé

© Copyright IBM Corporation 2019. 1 New Orchard Road, Armonk, New York 10504-1722 United States. Produzido nos Estados Unidos da América, março de 2019.

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Os dados de desempenho e os exemplos de clientes citados são apresentados apenas para fins ilustrativos. Os resultados reais de desempenho podem variar de acordo com configurações e condições operacionais específicas.

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