Una supercomputadora para Espa?a
La m¨¢quina ser¨¢ una de las m¨¢s potentes del mundo y servir¨¢ para investigar en biolog¨ªa, medicina o medio ambiente
La carrera por hacerse en Espa?a con la m¨¢quina de IBM empez¨® hace poco m¨¢s de siete meses. La direcci¨®n del gigante inform¨¢tico estadounidense llevaba un tiempo con la idea fija de recuperar los puestos de privilegio en la carrera por tener el superordenador m¨¢s r¨¢pido del mundo. Y para ocupar esa posici¨®n, que ahora ostenta la casa japonesa NEC con Earth Simulator, una m¨¢quina dotada de una velocidad m¨¢xima te¨®rica cercana a los 41 teraflops (41 billones de operaciones matem¨¢ticas por segundo), ide¨® dos candidatos. El primero es Blue Gene, un verdadero monstruo inform¨¢tico del que se espera una velocidad m¨¢xima de mil billones de operaciones por segundo y una potencia de c¨¢lculo dos millones de veces superior que los PC's m¨¢s potentes actuales. El segundo, sin nombre conocido por el momento, tiene previstas unas prestaciones m¨¢s modestas, pero igualmente impresionantes: 40 teraflops de velocidad pico y una memoria en disco de 128 terabytes (128.000 gigas) que operan en la nada despreciable cantidad de 4.500 procesadores conectados en paralelo. Con estas caracter¨ªsticas multiplica por diez el ordenador m¨¢s potente instalado en Europa.
El 90% del tiempo de asignaci¨®n de la m¨¢quina ser¨¢ para la comunidad cient¨ªfica
La Universidad Polit¨¦cnica de Catalu?a (UPC), de la mano de Mateo Valero, director del Departamento de Arquitectura de Computadores e impulsor en Barcelona del CIRI (Cepba-IBM Research Institute, centro de investigaci¨®n conjunto de la UPC e IBM en supercomputaci¨®n en paralelo), decidi¨® optar a convertirse en sede de la nueva m¨¢quina en cuanto tuvo conocimiento de que IBM no consideraba un inconveniente que estuviera fuera de EE UU.
El equipo de Valero present¨® su propuesta en diciembre. Y a finales de febrero, apenas tres meses despu¨¦s, el todav¨ªa presidente del gobierno, Jos¨¦ Mar¨ªa Aznar, anunci¨® p¨²blicamente la llegada de la m¨¢quina a Espa?a. Barcelona, a partir del n¨²cleo del CIRI, hab¨ªa salido finalmente ganador de una dura competencia internacional en la que figuraban una docena de candidatos entre europeos y estadounidenses.
La m¨¢quina, cuyas primeras piezas desembarcar¨¢n en la UPC en agosto, se articular¨¢ muy probablemente alrededor de lo que se ha dado en llamar Centro Nacional de Supercomputaci¨®n, un equipamiento cuyo dise?o aun no est¨¢ formalizado pero que, a juicio de Valero, no deber¨ªa entrar en colisi¨®n con otros centros existentes en Espa?a dotados ya de ordenadores muy potentes, aunque ninguno de ellos entra ahora mismo entre las 200 primeras plazas del Top 500. "El nuevo superordenador", explica el experto, "representa la oportunidad de dibujar una pir¨¢mide" en cuanto a niveles de prestaci¨®n y realidades de investigaci¨®n con herramientas de supercomputaci¨®n. Se establecer¨ªa as¨ª en un plano superior al que ocupan ahora el Cesga en Galicia, el Cesca en Catalu?a o el Cica en Andaluc¨ªa, todos ellos dedicados a este campo.
Sea cual sea la articulaci¨®n final, lo cierto, se?ala Juan Jos¨¦ Porta, responsable del ¨¢rea de Estrategia Tecnol¨®gica de IBM, con sede en Alemania, la llegada de la nueva m¨¢quina va a abrir "nuevas expectativas" para la investigaci¨®n espa?ola. Y no preferentemente en arquitectura de computaci¨®n o puesta a punto de programas inform¨¢ticos destinados a superordenadores. El responsable de IBM cuantifica en un 90% el tiempo de asignaci¨®n de la m¨¢quina para la comunidad cient¨ªfica, en especial, la dedicada a ciencias de la vida, medicina y medio ambiente. ?Para hacer qu¨¦? "Cosas que no se han hecho nunca", responde.
Tras superar en noviembre el test Linpack, un complejo sistema de ecuaciones matem¨¢ticas que deben ejecutar todos los superordenadores para medir su velocidad pico, est¨¢ previsto constituir un comit¨¦ cient¨ªfico internacional externo cuya funci¨®n fundamental va a ser seleccionar los proyectos de investigaci¨®n que precisen gran capacidad de c¨¢lculo, indica Francesc Subirada, director adjunto del CIRI. Pero no para hacer m¨¢s r¨¢pido lo que ya se hace, tercia Porta, sino para hacer "ciencia nueva".
Hoy por hoy, los proyectos reales que se van a desarrollar son una inc¨®gnita, pero abundan los ejemplos y las intenciones que se esconden detr¨¢s de ellos. "En ingenier¨ªa o en f¨ªsica ya est¨¢n descritos la mayor parte de los modelos necesarios para simular un avi¨®n o una gran estructura civil", explica Jos¨¦ Mar¨ªa Cela, investigador del centro. No ocurre igual con los sistemas vivos. "Hoy es imposible situar con precisi¨®n los m¨¢s de 10.000 ¨¢tomos que forman una prote¨ªna". Simular su comportamiento ante la acci¨®n de un f¨¢rmaco s¨®lo lleva a aproximaciones. Tampoco puede simularse con exactitud una c¨¦lula entera, con todas sus interacciones, uno de los grandes sue?os de la biolog¨ªa, ni tampoco predecir el plegamiento o la estructura en tres dimensiones de prote¨ªnas o las reacciones bioqu¨ªmicas que se dan en un organismo, ambos aspectos clave en biomedicina. Del mismo modo, a?ade Cela con iron¨ªa, hacer predicciones meteorol¨®gicas m¨¢s all¨¢ de los tres d¨ªas es como "echar las cartas del Tarot". El sue?o ser¨ªa lanzar predicciones "a dos meses vista".
En medicina el objetivo es simular en tiempo real una intervenci¨®n quir¨²rgica compleja, lo que requiere una gran capacidad de procesamiento gr¨¢fico o entender procesos patol¨®gicos como el comportamiento de una c¨¦lula cancerosa, el desarrollo de una infecci¨®n o el impacto de una v¨ªa metab¨®lica. En este mismo plano se situar¨ªan la extensi¨®n de una infecci¨®n a partir de un punto dado, el desarrollo de un incendio forestal o la dispersi¨®n de contaminantes atmosf¨¦ricos.
"Hacer algo m¨¢s r¨¢pido es importante pero no es interesante cient¨ªficamente", insiste Porta en relaci¨®n al uso del nuevo superordenador de IBM. "La tendencia actual es explorar nuevas fronteras para resolver inform¨¢ticamente aquello que s¨®lo se ha visto en vivo o en el tubo de ensayo". Hacerlo posible depende, adem¨¢s de la velocidad y capacidad de c¨¢lculo, de disponer de las herramientas inform¨¢ticas, en especial de software adecuado a cada caso, y de escribir ecuaciones matem¨¢ticas que definan con precisi¨®n el comportamiento celular, procesos y mecanismos bioqu¨ªmicos y biotecnol¨®gicos o el fen¨®meno de las turbulencias, de enorme complejidad f¨ªsica.
Alt¨ªsimas prestaciones
El nuevo superordenador que va a instalar IBM en Barcelona, pese a ser una m¨¢quina singular, se aparta conceptualmente del modelo seguido hasta la fecha para el dise?o de estas potentes herramientas. El objetivo de la compa?¨ªa estadounidense, explica Mateo Valero, no es ser un f¨®rmula 1 sino un autom¨®vil de alt¨ªsimas prestaciones que pueda adquirirse en el mercado y adaptarse a las necesidades de cada comprador. Esta intenci¨®n es la que explica alguna de sus peculiares caracter¨ªsticas, como su reducido tama?o (la m¨¢quina ocupar¨¢ unos 120 metros cuadrados, muy lejos de los 3.200 del Earth Simulator), o su bajo consumo energ¨¦tico (ocho veces menor que la m¨¢quina japonesa, de NEC).
Pero hay m¨¢s. Todos los componentes que le dan forma pueden adquirirse hoy d¨ªa en el mercado. De la misma forma, tanto la programaci¨®n necesaria para su funcionamiento como el sistema operativo (se basar¨¢ en Linux en c¨®digo abierto) y alguna de las aplicaciones previstas, est¨¢n al libre alcance de la comunidad cient¨ªfica y de expertos en supercomputaci¨®n.
La disposici¨®n de los 4.500 procesadores en paralelo est¨¢ previsto que permita una cierta escalabilidad, algo as¨ª como abrir la puerta a la fragmentaci¨®n del superordenador o a su ampliaci¨®n de acuerdo con necesidades espec¨ªficas. De acuerdo con estas caracter¨ªsticas, que permiten una "enorme reducci¨®n de costes", seg¨²n Francesc Subirada, el destinatario final de m¨¢quinas construidas a partir del modelo de Barcelona, podr¨ªa ampliarse a centros de investigaci¨®n, bancos, empresas o instituciones que manejan grandes bases de datos o incluso centros sanitarios que implanten servicios de telemedicina.
Antes de eso, dice Valero, el CIRI o el futuro Centro Nacional de Supercomputaci¨®n pueden jugar un papel clave, no s¨®lo por la posibilidad de prever experimentos complejos, sino tambi¨¦n por su contribuci¨®n a la arquitectura y a las prestaciones de la nueva generaci¨®n de superordenadores.
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