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A medida que la tecnología en las industrias aeroespacial y automovilística sigue evolucionando, la computación subyacente debe avanzar al mismo ritmo. Los vehículos nuevos funcionan con algoritmos de «software» cada vez más complejos, como la inteligencia artificial, esenciales para ciertas funciones de los vehículos autónomos, por ejemplo, y otras funciones de seguridad asistidas por ordenador.
Estos sistemas de «software» deben ser capaces de analizar grandes cantidades de datos obtenidos del entorno y de reaccionar a ellos en milisegundos. Este nivel de computación solo puede alcanzarse con procesadores de núcleos múltiples, dispositivos formados por varias unidades de procesamiento en un único circuito.
Para garantizar la eficiencia y seguridad del «software» cuando funciona en procesadores de núcleos múltiples, deben analizarse y certificarse sus capacidades de sincronización. Sin embargo, hasta la fecha no existían programas informáticos comerciales suficientemente avanzados para encargarse de esta tarea y satisfacer todos los requisitos fijados por los reguladores.
«La falta de una estrategia consolidada de análisis de sincronización de núcleos múltiples es uno de los principales obstáculos para el uso de funciones avanzadas de “software” en estas industrias tan importantes», afirma Francisco Cazorla, director del grupo CAOS en el Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) y coordinador de MASTECS.
El proyecto MASTECS, financiado con fondos europeos, creó la primera herramienta y servicio de análisis de sincronización de núcleos múltiples (MTA, por sus siglas en inglés) listos para su certificación y capaces de gestionar la complejidad de estos procesadores. El principal objetivo de MASTECS era sacar al mercado un producto comercial, además de ofrecer la servicios de especialización y consultoría a la industria del «software».
Al alcanzar un nivel de preparación tecnológica apto para la venta comercial, el equipo de MASTECS logró sus principales metas.
«La tecnología de MTA propuesta ya ha captado un notable interés comercial durante el proyecto y ha conducido a un flujo estable de proyectos comerciales y a la creación de una empresa derivada por parte del BSC-CNS», añade Cazorla.
La nueva estrategia de MTA impulsará una nueva era de vehículos autónomos y también podría lograr que la siguiente generación de vehículos sean más ecológicos.
«Resulta esencial alcanzar la certificación del “software” utilizado en procesadores de núcleos múltiples para mejorar la ventaja competitiva del producto, lo cual podría permitir reducir el número de fallecidos en las carreteras, conseguir un transporte aéreo más seguro y económico, y disminuir la cantidad de CO2 que emiten las aeronaves y los coches», señala Cazorla.
Aprovechar la tecnología anterior
Para desarrollar la nueva estrategia de certificación del MTA, el proyecto MASTECS trabajó con dos tecnologías de «software» ya existentes.
Rapita Systems, una empresa británica de «software» y uno de los cuatro socios de MASTECS, actualizó su infraestructura Rapita Verification Suite (RVS) con capacidades avanzadas de instrumentación, funciones adicionales de comprobación del código y un procesamiento, análisis y lectura de datos mejorados.
El BSC-CNS consolidó su tecnología de microrreferencias de «software» de múltiples núcleos, compuesta por tres elementos clave. El primero son las microrreferencias, es decir, pequeños fragmentos de código que generan continuamente acceso a partes específicas del equipo. El segundo componente clave es el «Task Contention Model» (modelo de contención de tareas), una herramienta de «software» que calcula las estimaciones tempranas del tiempo de ejecución de un programa en un procesador de núcleos múltiples. El tercer elemento es el «Surrogate Application Generator» (generador de aplicaciones sustitutas), que crea programas sintéticos que imitan el uso de recursos de núcleos múltiples por aplicaciones informáticas.
La prueba a prueba
Durante el proyecto se desarrolló el nuevo «software», pero el equipo de MASTECS necesitaba validar su propia tecnología. Lo lograron en dos ensayos en los sectores aeroespacial y automovilístico, dirigidos por los socios de MASTECS Collins Aerospace Ireland y Marelli Europe, respectivamente.
Gracias al éxito de estas pruebas, la solución de MTA logró avanzar desde un nivel de preparación tecnológica (TRL, por sus siglas en inglés) 6 hasta un TRL 8, lo cual significa que ha demostrado funcionar en condiciones realistas y está lista para su comercialización.
En particular, el equipo de MASTECS mejoró la automatización de la herramienta, logrando así que resultase más adecuada para un uso industrial. Además, personalizaron el «software» teniendo en cuenta los requisitos de cualificación y certificación en las industrias objetivo para garantizar que el producto pudiese aplicarse y utilizarse sin discontinuidades y de forma extensa.
En sus veinticuatro meses de duración, MASTECS ha logrado poner en marcha su tecnología, llevar cinco productos comerciales al mercado y crear una empresa derivada.
«Comenzamos con las ideas principales subyacentes al análisis de la sincronización de núcleos múltiples hace años —explica Cazorla—. Desde entonces, hemos logrado que la tecnología avance hasta un TRL 8 y hemos desarrollado un producto que ya se está comercializando con éxito».