El ordenador que prevea el futuro del cambio clim¨¢tico lo empeorar¨¢

Tal vez sea el reto m¨¢s abrumador al que se enfrentan los especialistas de la climatolog¨ªa y la inform¨¢tica: crear un superordenador capaz de reproducir con modelos precisos el futuro del planeta en un conjunto de ecuaciones, y de qu¨¦ manera le afectar¨¢n las fuerzas del cambio clim¨¢tico. La tarea exigir¨ªa efectuar una serie inmensa de c¨¢lculos durante varias semanas y, a continuaci¨®n, recalcularlos cientos de veces con diferentes variables.

Esas m¨¢quinas tendr¨¢n que ser m¨¢s de 100 veces m¨¢s r¨¢pidas que los m¨¢s potentes superordenadores actuales y ¡ªqu¨¦ iron¨ªa¡ª ese esfuerzo por comprender mejor la amenaza que supone el cambio clim¨¢tico en la pr¨¢ctica podr¨ªa contribuir al calentamiento global. Si se construyese una m¨¢quina as¨ª utilizando las tecnolog¨ªas de que disponemos hoy en d¨ªa, un ordenador de los llamados exascale [capaces de realizar un trill¨®n de c¨¢lculos por segundo] consumir¨ªa el equivalente a la electricidad de 200.000 hogares, y tenerlo en funcionamiento costar¨ªa como m¨ªnimo 20 millones de d¨®lares [casi 18 millones de euros] al a?o.

Para prever el futuro del clima hacen falta m¨¢quinas m¨¢s de 100 veces m¨¢s r¨¢pidas que las actuales, pero contribuir¨ªan al calentamiento global

Por este motivo, los cient¨ªficos que planifican la construcci¨®n de esas m¨¢quinas ultraveloces se han quedado estancados a la espera de que aparezcan futuras t¨¦cnicas de c¨¢lculo de bajo consumo capaces de reducir significativamente las exigencias de energ¨ªa de un ordenador exascale.

No obstante, desarrollar esas t¨¦cnicas ha sido especialmente dif¨ªcil porque pr¨¢cticamente todos los elementos que intervienen en el dise?o de ordenadores m¨¢s r¨¢pidos consumen m¨¢s electricidad y generan m¨¢s calor. Actualmente los ingenieros inform¨¢ticos piensan que la fecha probable de llegada de la nueva generaci¨®n de superordenadores se sit¨²a en alg¨²n momento entre 2020 y 2023.

Sin embargo, Krishna Palem, especialista en inform¨¢tica de la Universidad de Rice, cree haber encontrado un atajo. Palem ha suscitado un debate entre los arquitectos de ordenadores al defender que tambi¨¦n es posible utilizar un dise?o contrario a la l¨®gica ¡ªel que propuso en origen para alargar la vida de las bater¨ªas de los tel¨¦fonos inteligentes¡ª con el fin de construir superordenadores m¨¢s r¨¢pidos y que consuman menos.

Seg¨²n Palem, su m¨¦todo ofrece una v¨ªa sencilla y directa para sortear el problema de la energ¨ªa. Sostiene que eliminando los transistores que se utilizan para aumentar la precisi¨®n ser¨¢ posible disminuir las demandas de energ¨ªa del c¨¢lculo al tiempo que se incrementan las velocidades de procesamiento.

Recientemente, su batalla a favor del bajo consumo ha ganado seguidores entre los climat¨®logos. ¡°Por lo general, los c¨¢lculos cient¨ªficos como los de los modelos meteorol¨®gicos y clim¨¢ticos son intr¨ªnsecamente inexactos¡±, asegura Palem. ¡°Hemos demostrado que utilizar t¨¦cnicas de computaci¨®n inexactas no tiene por qu¨¦ menoscabar la calidad de la simulaci¨®n meteorol¨®gica y clim¨¢tica¡±.

Los modelos clim¨¢ticos emplean una serie inmensa de ecuaciones diferenciales que simulan la interacci¨®n entre la f¨ªsica, la din¨¢mica de fluidos y la qu¨ªmica. Para crear los modelos, los cient¨ªficos convierten el mundo en una cuadr¨ªcula tridimensional y calculan las ecuaciones.

A la espera de otra soluci¨®n que consuma menos energ¨ªa, algunos cient¨ªficos proponen utilizar la computaci¨®n 'inexacta'

En los modelos clim¨¢ticos actuales que emplean superordenadores, el tama?o de las celdas que representan el clima de esa ¨¢rea de la superficie terrestre tienen un tama?o de unos 100 kil¨®metros. Predecir con m¨¢s precisi¨®n el impacto a largo plazo del cambio clim¨¢tico exigir¨¢ reducir las dimensiones de la celda a tan solo un kil¨®metro. Un modelo de esa clase necesitar¨¢ m¨¢s de 200 millones de celdas y aproximadamente tres semanas para calcular una simulaci¨®n del cambio clim¨¢tico a lo largo de un siglo.

Palem cree que su estrategia inexacta es m¨¢s adecuada para la elaboraci¨®n de modelos meteorol¨®gicos y clim¨¢ticos porque las enormes redes de celdas que determinan por separado los efectos locales ¡ªcomo la formaci¨®n de nubes, el viento, la presi¨®n y otras variables¡ª se pueden calcular sin una gran exactitud.

¡°Considero que es una herramienta necesaria en este momento para que la ciencia avance¡±, defiende Tim Palmer, f¨ªsico del clima de la Universidad de Oxford. ¡°Con el clima no es posible hacer un experimento en laboratorio. Tenemos que basarnos en los modelos que intentan codificar su complejidad, y hoy d¨ªa estamos limitados por el tama?o de los ordenadores¡±.

Palem afirma que las tecnolog¨ªas empleadas en estos momentos para construir superordenadores ser¨¢n demasiado caras como para crear una m¨¢quina con una capacidad de un exaflop, es decir, de un trill¨®n de c¨¢lculos por segundo. Sostiene que, en cambio, se podr¨ªa calcular la tasa de calentamiento global con un nuevo tipo de ordenador que utilizase chips de bajo consumo especializados para resolver una parte del problema.

Denomina su l¨ªnea de trabajo computaci¨®n ¡°inexacta¡±. ¡°Es una manera de calcular que necesita menos energ¨ªa¡±, resume.

Los ingenieros que est¨¢n intentando dise?ar un ordenador exascale afirman que su objetivo es mantenerse dentro de un presupuesto de potencia de 30 megavatios, pero Andreas Bechtolsheim, dise?ador de redes y ordenadores de alto rendimiento, se?ala que con la tecnolog¨ªa que tenemos ahora eso requerir¨ªa multiplicar por 10 la eficacia de los mejores dise?os actuales.

Palem ha pedido insistentemente a los miembros del mundo de la inform¨¢tica que pongan fin a m¨¢s de una d¨¦cada de romance con la precisi¨®n. ?ltimamente se ha ganado aliados entre los climat¨®logos, como Palmer, quien acaba de hacer un llamamiento en la revista Nature a los especialistas en el clima a que pongan en marcha una iniciativa internacional para construir una m¨¢quina lo bastante r¨¢pida como para resolver interrogantes b¨¢sicos sobre la tasa de calentamiento global.

¡°Hace tiempo que los f¨ªsicos de part¨ªculas y los astr¨®nomos son conscientes de que esa cooperaci¨®n internacional es crucial para hacer realidad la infraestructura que necesitan para producir ciencia avanzada¡±, declara. ¡°He llegado el momento de reconocer que la predicci¨®n clim¨¢tica es ¡®alta ciencia¡¯ de una categor¨ªa similar¡±.

El mes pasado, los esfuerzos de Palem recibieron un cierto apoyo con la concesi¨®n de una beca Guggenheim para respaldar su investigaci¨®n sobre la computaci¨®n de bajo consumo dirigida a la modelizaci¨®n meteorol¨®gica y clim¨¢tica.

No todo el mundo est¨¢ convencido de que sea posible llevar a la pr¨¢ctica sus ideas para la arquitectura de ordenadores.

¡°La computaci¨®n inexacta funciona bien para la aplicaciones m¨®viles en las que las consecuencias de una elecci¨®n incorrecta son leves¡±, sostiene John Shalf, jefe del departamento de Inform¨¢tica del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. ¡°Para los problemas importantes, en los que los resultados inexactos pueden ser la causa de un dise?o err¨®neo, o llevar a conclusiones equivocadas sobre las din¨¢micas del clima, la falta de exactitud es un problema¡±.

Palem y Palmer est¨¢n intentando vencer esas objeciones. A principios de este a?o, en un congreso sobre computaci¨®n celebrado en Europa, presentaron un comunicado en el que afirmaban que pueden reducir dr¨¢sticamente las necesidades de energ¨ªa sin poner en entredicho la precisi¨®n de la simulaci¨®n.

Palmer subrayaba que los argumentos a favor de la inversi¨®n requerida deber¨ªan caer por su peso.

¡°La cantidad de dinero es insignificante si se tiene en cuenta que las repercusiones del clima tienen un coste de billones de d¨®lares¡±, se?alaba. ¡°Es, de hecho, una cuesti¨®n existencial. Si se sit¨²a a un extremo del espectro, podemos hacer ajustes, pero si se sit¨²a al otro, no lo superaremos a no ser que reduzcamos las emisiones en la pr¨®xima d¨¦cada¡±.

Krishna Palem, inform¨¢tico de la Universidad de Rice, propone que se construya un superordenador de bajo consumo capaz de responder a interrogantes b¨¢sicos sobre el calentamiento global.

Traducci¨®n de News Clips

? 2015 New York Times News Service