El superordenador espa?ol entra al taller para salvar m¨¢s vidas

La Torre Girona del barrio de Pedralbes de Barcelona fue desde la segunda mitad del siglo XIX el lugar de veraneo de una familia acomodada con el mismo apellido. Manuel Girona lleg¨® a ser alcalde de la ciudad. Varias d¨¦cadas m¨¢s tarde el edificio pas¨® a formar parte de las instalaciones de la Universitat Polit¨¨cnica de Catalunya (UPC). En la peque?a iglesia que se construy¨® en el recinto en los a?os 40 del siglo pasado ¨Danodina en cuanto a su arquitectura¨D hoy se encuentra una de las grandes calculadoras de la investigaci¨®n europea, el 129? ordenador m¨¢s potente del mundo, seg¨²n la lista Top 500. B¨²squeda de tratamientos personalizados contra el c¨¢ncer, simulaci¨®n de ¨®rganos y previsi¨®n en tiempo real de los niveles de contaminaci¨®n son algunas de las etiquetas que definen los millones y millones de c¨¢lculos que fluyen por los procesadores de la m¨¢quina.

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El MareNostrum III tiene menos de cinco a?os. No por ocupar 170 metros cuadrados se libra del ritmo de envejecimiento acelerad¨ªsimo de la inform¨¢tica: algunos tel¨¦fonos m¨®viles de hoy tienen una capacidad equivalente a la de los superordenadores m¨¢s potentes de hace 20 a?os. Esta semana empezar¨¢ el desmantelamiento para que su sucesor, el n¨²mero IV, tome su lugar. Ser¨¢ doce veces m¨¢s potente teniendo en cuenta el n¨²mero de operaciones que ser¨¢ capaz de ejecutar cada segundo: 13.700 billones. En la versi¨®n actual son unas 1.000 billones. El director asociado del Barcelona Supercomputing Center (BSC), Pep Martorell, cuenta que los supercomputadores son capaces de resolver problemas que hace muy pocos a?os eran considerados ¡°imposibles¡±.

Muchas de las ¡°novedades¡± en Inteligencia Artificial de hoy son el resultado de aplicar teor¨ªas que ya se conoc¨ªan pero que no se pod¨ªan aplicar por falta de capacidad computacional. Hoy en d¨ªa ordenadores como el MareNostrum son capaces de ir m¨¢s all¨¢ de los planteamientos sobre papel y ejecutar secuencias de operaciones que en un ordenador cualquiera podr¨ªan tardar d¨ªas, incluso a?os, en dar resultados. El investigador del BSC Jordi Torres, aseguraba a este diario que el supercomputador era capaz de resolver en una hora lo que un ordenador normal har¨ªa en seis a?os. Ya no hablamos de cu¨¢nto tardar¨ªamos a hacer los c¨¢lculos sin la ayuda de una m¨¢quina si ya necesitamos de ellas para hacer operaciones sencillas. ?Qu¨¦ har¨ªamos hoy en d¨ªa sin las hojas de c¨¢lculo!

Puzles con millones de piezas

Intentando averiguar cu¨¢les son todas las secuencias que se pueden construir con las letras a, b, c, d y e a uno le viene dolor de cabeza. Las calculadoras de algunas computadoras personales se ven desbordadas al intentar calcular el valor factorial de un n¨²mero ¨Dla multiplicaci¨®n de ¨¦l por todos sus antecesores¨D mayor que 100. El hecho de que un superordenador tenga cientos de procesadores y una capacidad de disco duro ingente le permite resolver problemas matem¨¢ticos complicad¨ªsimos, al mismo tiempo que almacenar muchos datos.

El genoma humano secuenciado est¨¢ formado aproximadamente por 3.000 millones de nucle¨®tidos, cada uno de ellos representado por una letra. Para pasar el ADN de un ser humano del tubo de ensayo a un disco duro ¨Dcada secuenciaci¨®n ocupa 300GB¨D se tiene que repetir unas 60 veces todo el proceso para que la representaci¨®n resulte fiable, cuenta el jefe de gen¨®mica computacional del BSC, David Torrents. En el MareNostrum est¨¢ almacenado el ADN de 500 pacientes del Hospital Cl¨ªnic de Barcelona enfermos de leucemia linf¨¢tica cr¨®nica que participaron en un proyecto de investigaci¨®n que empez¨® en 2014.

Torrents detalla que en el Cl¨ªnic extrajeron de cada uno de los pacientes, mediante una biopsia, dos muestras: c¨¦lulas sanas y tumorales. De cada una en el laboratorio aislaron el ADN, que fue secuenciado en el Centro Nacional de An¨¢lisis Gen¨®mico (CNAG), situado a un cuarto de hora andando del MareNostrum, ambas instalaciones conectadas por un cable directo de alta velocidad. El superordenador compar¨® el genoma sano con el alterado por el c¨¢ncer con un m¨¦todo ideado en el mismo BSC.

La complejidad del problema de comparar las dos secuencias kilom¨¦tricas ¨Dla sana y la enferma¨D Torrents la resume con esta met¨¢fora: la tarea de buscar las diferencias entre dos puzles desmontados de 3.000 millones de piezas cada uno y, adem¨¢s, emparejar las piezas que se encuentran en una misma posici¨®n. Dos puzles cuyas im¨¢genes tienen diferencias muy peque?as y en las que casi todo es mar con solo unas peque?as barquitas en medio de ¨¦l. MareNostrum es capaz de detectar qu¨¦ genes est¨¢n alterados en el genoma de la c¨¦lula cancerosa. Esta informaci¨®n se puede traducir en un futuro en tratamientos de medicina personalizada, adaptados seg¨²n la enfermedad y las caracter¨ªsticas de cada paciente. En el caso del c¨¢ncer, con terapias mucho menos agresivas que las actuales.

Ahora el MareNostrum est¨¢ ante un reto mayor. Est¨¢ tratando datos de 3.000 tumores de veinte tipos distintos. El Barcelona Supercomputing Center es uno de los ocho centros de investigaci¨®n de todo el mundo que forma parte de PanCancer, un proyecto de big data que analiza mutaciones a gran escala para conocer m¨¢s la enfermedad. La aplicaci¨®n de este conocimiento a los hospitales ¡°no es inmediata¡±, asegura Torrents. Sin embargo, a?ade que trabajar codo a codo con los centro sanitarios es clave y, en ese sentido, el BSC lo est¨¢ haciendo con el Cl¨ªnic y el Vall d¡¯Hebron de Barcelona.

Desde la tribuna que, en el primer piso, rodea la nave de la capilla se observa un MareNostrum solitario. Solamente est¨¢ acompa?ado de vez en cuando por alguna visita de mantenimiento o alg¨²n grupo que acude a conocer las instalaciones. Todo el mundo puede pedir un tour gratuito. Los centros de investigaci¨®n europeos se conectan al supercomputador en remoto. Proyectos de investigaci¨®n de m¨²ltiples disciplinas concursan para obtener capacidad de computaci¨®n ¨Dhoras de procesador¨D a la red de computaci¨®n avanzada de Europa (Partnership for Advanced Computing in Europe). Est¨¢ formada por siete supercomputadores ubicados en Suiza, Francia, Alemania, Italia y Espa?a.

Los hom¨®logos del MareNostrum en el resto de Europa se har¨¢n cargo de los c¨¢lculos de algunos de los proyectos que se quedar¨¢n sin el supercomputador espa?ol durante la migraci¨®n de la versi¨®n III a la IV. Estas tareas se prolongar¨¢n hasta finales de junio. El supercomputador no estar¨¢ completamente operativo hasta principios de verano.

Trabajando para empresas

M¨¢s all¨¢ de la investigaci¨®n acad¨¦mica, el mundo empresarial propone tambi¨¦n proyectos para que se ejecuten en el silicio del MareNostrum. Con Iberdrola el BSC lleva m¨¢s de tres a?os trabajando en un software que, dado un terreno donde se quiere construir un parque e¨®lico, calcula c¨®mo se tienen que orientar los aerogeneradores para optimizar la producci¨®n de energ¨ªa. El sistema toma como informaci¨®n los movimientos del aire recogidos por varios sensores en el solar vac¨ªo durante una larga temporada y tiene en cuenta la orograf¨ªa del terreno. Arnau Folch, responsable del proyecto en el BSC, explica que desde entonces han dise?ado unos quince parques, principalmente en Estados Unidos, Brasil, Escocia y M¨¦xico.

Las simulaciones en espacio y tiempo ¨Dsaber de qu¨¦ forma se comportar¨¢ algo que todav¨ªa no existe¨D como la de Iberdrola, con la gesti¨®n de grandes cantidades de datos ¨Del almacentamiento de miles de genomas¨D son los dos grandes usos que se dan al superordenador del BSC, consorcio p¨²blico participado por el Ministerio de Econom¨ªa (60%), la Generalitat de Catalunya (30%) y la UPC (10%) con 475 trabajadores.

Una r¨¦plica de una estatua olmeca, una cabeza colosal de dos toneladas, tiene la mirada clavada a la capilla desacralizada que alberga el supercomputador. Es una donaci¨®n de la Universidad Veracruzana de M¨¦xico. La escultura original, llamada El Rey, tiene alrededor de 3.000 a?os. Lleg¨® al jard¨ªn boscoso que rodea el edificio con forma de iglesia poco antes que el MareNostrum III como s¨ªmbolo de las ¡°capacidades tecnol¨®gicas de la civilizaci¨®n olmeca¡±. El superordenador se va. La que representa a una grandiosidad del pasado se queda, aguardando el futuro.