El superordinador entra al taller per salvar m¨¦s vides

La Torre Girona del barri de Pedralbes de Barcelona va ser des de la segona meitat del segle XIX el lloc d'estiueig d'una fam¨ªlia acomodada amb el mateix cognom. Manuel Girona va arribar a ser alcalde de la ciutat. Diverses d¨¨cades m¨¦s tard l'edifici va passar a formar part de les instal¡¤lacions de la Universitat Polit¨¨cnica de Catalunya (UPC). A la petita esgl¨¦sia que es va construir al recinte en els anys 40 del segle passat ¨Danodina arquitect¨°nicament¨D avui hi ha una de les grans calculadores de la investigaci¨® europea, el 129¨¨ ordinador m¨¦s potent del m¨®n, segons la llista Top 500. Recerca de tractaments personalitzats contra el c¨¤ncer, simulaci¨® d'¨°rgans i previsi¨® en temps real dels nivells de contaminaci¨® s¨®n algunes de les etiquetes que defineixen els milions i milions de c¨¤lculs que flueixen pels processadors de la m¨¤quina.

El MareNostrum III t¨¦ menys de cinc anys. No per ocupar 170 metres quadrats es lliura del ritme d'envelliment accelerad¨ªssim de la inform¨¤tica: alguns tel¨¨fons m¨°bils d'avui tenen una capacitat equivalent a la dels superordinadors m¨¦s potents de fa 20 anys. Aquesta setmana comen?ar¨¤ el desmantellament perqu¨¨ el seu successor, el n¨²mero IV, prengui el seu lloc. Ser¨¤ dotze vegades m¨¦s potent tenint en compte el nombre d'operacions que ser¨¤ capa? d'executar cada segon: 13.700 bilions. En la versi¨® actual en s¨®n 1.000 bilions. El director associat del Barcelona Supercomputing Center (BSC), Pep Martorell, explica que els supercomputadors s¨®n capa?os de resoldre problemes que fa molt pocs anys eren considerats ¡°impossibles¡±.

Moltes de les ¡°novetats¡± en Intel¡¤lig¨¨ncia Artificial d'avui s¨®n el resultat d'aplicar teories que ja es coneixien per¨° que no es podien executar per falta de capacitat computacional. Avui dia ordinadors com el MareNostrum s¨®n capa?os d'anar m¨¦s enll¨¤ dels plantejaments sobre paper i executar seq¨¹¨¨ncies d'operacions que en un ordinador qualsevol podrien trigar dies, fins i tot anys, a donar resultats. L'investigador del BSC Jordi Torres, assegurava a aquest diari que el supercomputador era capa? de resoldre en una hora el que un ordinador normal faria en sis anys. Ja no parlem de quant trigar¨ªem a fer els c¨¤lculs sense l'ajuda d'una m¨¤quina si ja les necessitem per fer operacions senzilles. Qu¨¨ far¨ªem avui dia sense els fulls de c¨¤lcul!

Puzles amb milions de peces

Intentant esbrinar quins s¨®n totes les seq¨¹¨¨ncies que es poden construir amb les lletres a, b, c, d i e a un li ve mal de cap. Les calculadores d'alguns ordinadors personals es veuen desbordats en intentar calcular el valor factorial d'un nombre ¨Dla multiplicaci¨® d'ell per tots els seus antecessors¨D m¨¦s gran que 100. El fet que un superordinador tingui centenars de processadors i una capacitat de disc dur ingent permet que resolgui problemes matem¨¤tics complicad¨ªssims, al mateix temps que emmagatzemar moltes dades.

El genoma hum¨¤ seq¨¹enciat est¨¤ format aproximadament per 3.000 milions de nucle¨°tids, cadascun d'ells representat per una lletra. Per passar l'ADN d'un ¨¦sser hum¨¤ del tub d'assaig a un disc dur ¨Dcada seq¨¹enciaci¨® ocupa 300GB¨D s'ha de repetir unes 60 vegades tot el proc¨¦s perqu¨¨ la representaci¨® resulti fiable, explica el cap de gen¨°mica computacional del BSC, David Torrents. Al? MareNostrum hi ha emmagatzemat l'ADN de 500 pacients de l'Hospital Cl¨ªnic de Barcelona malalts de leuc¨¨mia limf¨¤tica cr¨°nica que van participar en un projecte d'investigaci¨® que va comen?ar el 2014.

Torrents detalla que al Cl¨ªnic van extreure de cadascun dels pacients, mitjan?ant una bi¨°psia, dues mostres: c¨¨l¡¤lules sanes i tumorals. De cadascuna d'elles al laboratori van a?llar l'ADN, que va ser seq¨¹enciat al Centre Nacional d'An¨¤lisi Gen¨°mic (CNAG), situat a un quart d'hora caminant del MareNostrum, totes dues instal¡¤lacions connectades per un cable directe d'alta velocitat. El superordinador va comparar el genoma sa amb l'alterat pel c¨¤ncer amb un m¨¨tode ideat al mateix BSC.

La complexitat del problema de comparar les dues seq¨¹¨¨ncies quilom¨¨triques ¨Dla sana i la malalta¨D Torrents la resumeix amb aquesta met¨¤fora: la tasca de buscar les difer¨¨ncies entre dos puzles desmuntats de 3.000 milions de peces cadascun i, a m¨¦s, aparellar les peces que es troben en una mateixa posici¨®. Dos puzles amb imatges que presenten difer¨¨ncies molt petites i en les quals gaireb¨¦ tot ¨¦s mar amb nom¨¦s unes petites barquetes enmig del blau. El MareNostrum ¨¦s capa? de detectar quins gens estan alterats al genoma de la c¨¨l¡¤lula cancer¨ªgena. Aquesta informaci¨® es pot traduir en un futur en tractaments de medicina personalitzada, adaptats segons la malaltia i les caracter¨ªstiques de cada pacient. En el cas del c¨¤ncer, amb ter¨¤pies molt menys agressives que les actuals.

Ara el MareNostrum es troba davant un repte m¨¦s gran. Est¨¤ tractant dades de 3.000 tumors de vint tipus diferents. El Barcelona Supercomputing Center ¨¦s un dels vuit centres d'investigaci¨® de tot el m¨®n que forma part de PanCancer, un projecte de big data que analitza mutacions a gran escala per con¨¨ixer m¨¦s la malaltia. L'aplicaci¨® d'aquest coneixement als hospitals ¡°no ¨¦s immediata¡±, assegura Torrents. No obstant aix¨°, afegeix que treballar bra? a bra? amb els centre sanitaris ¨¦s clau i, en aquest sentit, el BSC ho est¨¤ fent amb el Cl¨ªnic i el Vall d¡¯Hebron de Barcelona.

Des de la tribuna que, en el primer pis, envolta la nau de la capella s'observa un MareNostrum solitari. Nom¨¦s est¨¤ acompanyat de tant en tant per alguna visita de manteniment o algun grup que acudeix a con¨¨ixer les instal¡¤lacions. Tothom pot demanar una visita gratu?ta. Els centres d'investigaci¨® europeus es connecten al supercomputador en remot. Projectes d'investigaci¨® de m¨²ltiples disciplines concursen per obtenir capacitat de computaci¨® ¨Dhores de processador¨D a la xarxa de computaci¨® avan?ada d'Europa (Partnership for Advanced Computing in Europe ). Est¨¤ formada per set supercomputadors situats a Su?ssa, Fran?a, Alemanya, It¨¤lia i Espanya.

Els hom¨°legs del MareNostrum a la resta d'Europa es faran c¨¤rrec dels c¨¤lculs d'alguns dels projectes que es quedaran sense el supercomputador espanyol durant la migraci¨® de la versi¨® III a la IV. Aquestes tasques es prolongaran fins a finals de juny. El supercomputador no estar¨¤ completament operatiu fins a principis d'estiu.

Treballant per a empreses

M¨¦s enll¨¤ de la investigaci¨® acad¨¨mica, el m¨®n empresarial proposa tamb¨¦ projectes perqu¨¨ s'executin en el silici del MareNostrum. Amb Iberdrola el BSC fa m¨¦s de tres anys que treballa en un programari que, donat un terreny on es vol construir un parc e¨°lic, calcula com s'han d'orientar els aerogeneradors per optimitzar la producci¨® d'energia. El sistema pren com a informaci¨® els moviments de l'aire recollits per diversos sensors en el solar buit durant una llarga temporada i t¨¦ en compte l'orografia del terreny. Arnau Folch, responsable del projecte al BSC, explica que des de llavors han dissenyat uns quinze parcs, principalment als Estats Units, Brasil, Esc¨°cia i M¨¨xic.

Les simulacions en espai i temps ¨Dsaber de quina manera es comportar¨¤ alguna cosa que encara no existeix¨D com la d'Iberdrola, amb la gesti¨® de grans quantitats de dades ¨Dl'emmagatzematge de milers de genomes¨D s¨®n els dos grans usos que es donen al superordinador del BSC, consorci p¨²blic participat pel Ministeri d'Economia (60%), la Generalitat de Catalunya (30%) i la UPC (10%) amb 475 treballadors.

Una r¨¨plica d'una est¨¤tua olmeca, un cap colossal de dues tones, t¨¦ la mirada clavada a la capella dessacralitzada que alberga el supercomputador. ?s una donaci¨® de la Universitat Veracruzana de M¨¨xic. L'escultura original, anomenada El Rey, t¨¦ al voltant de 3.000 anys. Va arribar al jard¨ª bosc¨®s que envolta l'edifici amb forma d'esgl¨¦sia poc abans que el MareNostrum III com a s¨ªmbol de les ¡°capacitats tecnol¨°giques de la civilitzaci¨® olmeca¡±. El superordinador se'n va. La que representa a una grandiositat del passat es queda, esperant el futur.