Mexican Technical Institute/Technological Institute of Tijuana
Importanti ricerche nel campo delle scienze sociali con il calcolo evolutivo su IBM Power Systems
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Il Technological Institute of Tijuana stava svolgendo delle ricerche su una varietà di settori del mondo reale che richiedono il machine learning, tra cui alcuni problemi nel campo delle scienze sociali. La loro infrastruttura x86 non disponeva delle prestazioni e della scalabilità necessarie per realizzare le ricerche in programma. L'istituto ha implementato IBM Cloud Private e Docker su IBM Power Systems S822LC for High Performance Computing.

Sfida di business

Il Technological Institute of Tijuana si stava preparando a svolgere ricerche di alto livello in molti settori che richiedono il machine learning e l'ottimizzazione, tra cui i problemi nel campo delle scienze sociali. La loro infrastruttura x86 non forniva le prestazioni e la scalabilità necessarie per eseguire i calcoli richiesti da questo tipo di lavoro.

Trasformazione

Il Technological Institute of Tijuana ha collaborato con IBM per creare un'infrastruttura IT per le principali ricerche con IBM Cloud Private e Docker su IBM Power Systems S822LC for High Performance Computing, sviluppando i propri sistemi di machine learning basati su calcoli evolutivi.

Risultati Tempi di calcolo oltre 100 volte
più veloci rispetto a x86
Tempi di elaborazione ridotti
da 4 ore a un minuto
Scalabilità fino a oltre 1 milione
di punti dati e centinaia di migliaia di funzioni
Storia di una sfida aziendale
Creazione di un'infrastruttura IT per la ricerca d'eccellenza

Il Technological Institute of Tijuana è un istituto di formazione superiore situato a Tijuana, Baja California, Messico. È stato fondato il 17 settembre 1971 ed è stato uno dei primi istituti di formazione superiore della nazione. Tra i due campus di cui è composto vengono offerti in totale 21 corsi di laurea, 6 master e 3 dottorati, una fonte imprescindibile di talenti professionali e scientifici nella regione. Si occupano di fornire servizi di formazione superiore a livello di laurea, master e dottorato in base alle skill richieste a livello regionale.

L'istituto ha condotto ricerche sui problemi del mondo reale che possono essere affrontati con tecniche di machine learning, come i modelli di immigrazione umana e altri problemi nel campo delle scienze sociali rilevanti per le città di confine tra Messico e Stati Uniti. Aveva a disposizione un set di dati molto ampio in cui sviluppare i propri algoritmi da utilizzare per fare previsioni sui modelli di migrazione umana e su altre problematiche di natura sociale. Hanno iniziato a determinare se la loro infrastruttura esistente avesse o meno le capacità necessarie per eseguire ricerche su questi problemi a un livello più elevato.

L'istituto disponeva di server Dell già in uso con processori Intel Xeon per il laboratorio di ricerca. Il team è giunto alla conclusione che questi server non avrebbero avuto la larghezza di banda e le capacità necessarie per svolgere le ricerche previste con i big data, e in particolare per eseguire processi di ottimizzazione e apprendimento complessi. Avevano bisogno di server accelerati con GPU per gestire workload di elaborazione ad alte prestazioni. Inoltre questi server avrebbero dovuto essere scalabili per soddisfare le esigenze dei set di dati.    

Il dr. Leonardo Trujillo, professore di ricerca presso il Technological Institute of Tijuana nel Department of Electrical and Electronic Engineering, ha iniziato a ricercare un'infrastruttura informatica per il calcolo ad alte prestazioni che permettesse di svolgere la ricerca ai massimi livelli. Sapeva della relazione tra IBM e NVIDIA per l'AI aziendale e il calcolo ad alte prestazioni, quindi ha iniziato a guardare ai Power Systems per realizzare l'infrastruttura di ricerca. Dopo aver parlato con IBM e aver effettuato ricerche sui Power Systems per il calcolo ad alte prestazioni, il team era fiducioso che questa fosse la direzione da prendere, pertanto ha iniziato a costruire la nuova infrastruttura di ricerca con IBM Power Systems.      

Storia della trasformazione
Tempi di calcolo più rapidi e maggiore scalabilità

In collaborazione con IBM, il Technological Institute of Tijuana ha adottato IBM Cloud Private su Power Systems S822LC for High Performance Computing. I Power Systems S822LC for High Performance Computing sono server accelerati con GPU Tesla NVIDIA e tecnologia NVLink per una comunicazione più rapida tra CPU e GPU. IBM Cloud Private on Power è una piattaforma Kubernetes aperta che consente agli sviluppatori di creare e implementare facilmente applicazioni containerizzate. Con IBM Cloud Private on Power, il dr. Trujillo e il suo team possono avere la certezza di implementare rapidamente le loro applicazioni di elaborazione ad alte prestazioni in un ambiente cloud privato on-premise, in modo sicuro e con la migliore disponibilità.  

L'istituto ha inoltre implementato i container Docker sulla nuova infrastruttura IBM Power Systems. Docker fornisce software container aziendale, l'ideale per gli sviluppatori che desiderano iniziare con applicazioni basate su container. Grazie a Docker su IBM Power Systems, il dr. Trujillo e il suo team possono containerizzare i propri algoritmi di AI per effettuare ricerche specifiche su ampi set di dati. Possono suddividere una ricerca all'interno di un set di big data in segmenti e lanciare un container Docker che si concentrerà solo una ricerca particolare, riducendo il tempo dedicato alla ricerca di insight specifici ed eseguendo sofisticati modelli di ricerca all'avanguardia in modo molto semplice ed efficiente.      

Con IBM Cloud Private e Docker on Power Systems, il team è riuscito a ridurre il tempo di calcolo per i workload di ricerca da circa 4 ore con la vecchia infrastruttura Dell e Intel Xeon fino a solo uno o due minuti: un aumento della velocità di oltre 100 volte. Utilizzando la tecnologia NVIDIA NVLink su IBM Power Systems, i dati vengono trasferiti tra CPU e GPU più rapidamente rispetto a un'architettura tradizionale. I Power Systems IBM hanno una larghezza di banda di I/O fino a 5,6 volte superiore rispetto agli X86 Server per ridurre i colli di bottiglia per i workload ad alte prestazioni. Il dr. Trujillo e il suo team sono anche in grado di condividere la RAM tra CPU e GPU per prestazioni ancora maggiori. L’approccio basato su container riduce inoltre i tempi di implementazione e la curva di apprendimento per i giovani ricercatori e gli studenti che frequentano il suo laboratorio.

Il Dr. Trujillo e il suo team sono anche in grado di scalare più velocemente e più a lungo rispetto alla vecchia infrastruttura tradizionale. La scalabilità è critica per il lavoro che stanno svolgendo, poiché consente loro di caratterizzare meglio la dinamica dei modelli di ricerca in modo più preciso per le applicazioni. Con la vecchia infrastruttura tradizionale, erano in grado di far funzionare le workstation solo con 1.000-2.000 punti di ricerca dati. Ora possono scalare fino a oltre un milione di punti dati con Power Systems. Questa scalabilità consente loro di ottenere nuove informazioni sui propri dati che prima non erano possibili. 

Lavoriamo all’intersezione tra la computazione evolutiva e il machine learning, un campo chiamato programmazione genetica, dove è possibile generare automaticamente straordinari strumenti predittivi utilizzando sofisticati metodi di ricerca e ottimizzazione, ma per farlo è necessaria molta potenza di calcolo, e fortunatamente la piattaforma IBM POWER8 HPC con GPU NVIDIA ne fornisce più che a sufficienza. Dr. Leonardo Trujillo Research Professor Technological Institute of Tijuana
Storia dei risultati
Risolvere i problemi delle scienze sociali

Il Technological Institute of Tijuana dispone ora dell'infrastruttura IT di cui ha bisogno per svolgere le migliori ricerche su molti domini del mondo reale che richiedono tecniche di machine learning e ottimizzazione all'avanguardia, comprese le questioni relative alle scienze sociali. In quest'area, ad esempio, il machine learning può consentire al dr. Trujillo e al suo team di esplorare i modelli di immigrazione delle persone che giungono al confine tra Messico e Stati Uniti, un problema particolarmente importante per la città di Tijuana, poiché è una delle città di confine più grandi e più importanti del mondo. I Power Systems IBM offrono le prestazioni necessarie per il moderno calcolo ad alte prestazioni e per i workload ad alta intensità di dati. Con questa tecnologia, si propongono di generare modelli computazionali in grado di classificare e prevedere i modelli di immigrazione delle persone che arrivano a Tijuana e ad altre città di confine. Inoltre, stanno realizzando nuovi progetti di ricerca in campi correlati, come l'evoluzione di nuovi algoritmi di AI da zero, l'esecuzione di riparazioni automatiche dei codici e il miglioramento del codice dei sistemi software, la comprensione delle proprietà nanotecnologiche dei nuovi materiali tramite il machine learning, la generazione automatica di algoritmi di computer vision e lo sviluppo di potenti piattaforme di machine learning per diversi domini. Gli IBM Power Systems dispongono della potenza di elaborazione di cui hanno bisogno mentre intraprendono nuove iniziative di ricerca.   

Il dr. Trujillo e il suo team sono rimasti piacevolmente sorpresi dalla velocità con cui è stata avviata la curva di apprendimento. In breve tempo, sono riusciti a mettere in funzione la loro nuova piattaforma di calcolo ad alte prestazioni per avviare nuovi progetti di ricerca. Sono stati in grado di implementare rapidamente gli algoritmi di ricerca sulla nuova infrastruttura per avviare le iniziative sui dati.

L'istituto sta ora lavorando alla fase successiva dell'implementazione di IBM Watson Machine Learning Accelerator. Watson Machine Learning Accelerator rende il deep learning e il machine learning più accessibili combinando framework di deep learning open source con strumenti di sviluppo efficienti e server IBM Power Systems accelerati. Con Watson Machine Learning Accelerator, il dr. Trujillo e il suo team disporranno di un ambiente completo per la data science, che consentirà loro di eseguire ricerche ancora più complesse e di impatto. Avranno anche la scalabilità di cui hanno bisogno per gestire il deep learning su set di dati sempre più ampi.     

Inoltre, il Dr. Leonardo Trujillo e il suo team stanno anche cercando di espandere ulteriormente partnership e relazioni con altri istituti di ricerca e università. Con IBM Cloud Private e Power Systems al centro dell'infrastruttura di ricerca, la collaborazione con un'altra istituzione sarà ancora più efficace rispetto a un'azione isolata. La nuova infrastruttura contribuisce inoltre a consolidarne lo status presso uno dei principali istituti di ricerca presenti in Messico e Nord America. Il Technological Institute of Tijuana è pronto a risolvere importanti problemi nel campo delle scienze sociali con IBM Power Systems.   

Con l'aiuto delle GPU IBM e NVIDIA, riusciamo ad affrontare problemi su ampia scala in molti domini, esplorando lo spazio delle possibili soluzioni in modo altamente efficiente e permettendoci di costruire strumenti e raccogliere insight che in precedenza erano fuori dalla nostra portata. Dr. Leonardo Trujillo Research Professor Technological Institute of Tijuana
Logo del Mexican Technical Institute
Mexican Technical Institute/Technological Institute of Tijuana

Il Technological Institute of Tijuana (link esterno a ibm.com) è un istituto di istruzione superiore situato a Tijuana, Baja California, Messico. È stato fondato il 17 settembre 1971 ed è stato uno dei primi istituti di formazione superiore della nazione. Tra i due campus di cui è composto vengono offerti in totale 21 corsi di laurea, 6 master e 3 dottorati, una fonte imprescindibile di talenti professionali e scientifici nella regione. Si occupano di fornire servizi di formazione superiore a livello di laurea, master e dottorato in base alle skill richieste a livello regionale.

Fasi successive

Per maggiori informazioni sui server IBM Power Systems S822LC for High Performance Computing, contatta il tuo rappresentante IBM o il tuo business partner IBM.

Per maggiori informazioni su IBM Cloud Private su Power, contatta il tuo rappresentante IBM o il tuo business partner IBM oppure visita il sito https://www.ibm.com/it-it/products/power-private-cloud-edition

Per maggiori informazioni su IBM Watson Machine Learning Accelerator, contatta il tuo rappresentante IBM o il tuo business partner IBM oppure visita il sito https://www.ibm.com/it-it/products/deep-learning-platform

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