EE UU y China compiten en la carrera de los superordenadores

Un trill¨®n es un uno seguido de 18 ceros, lo que mide en kil¨®metros la V¨ªa L¨¢ctea de cabo a rabo. Un trill¨®n es tambi¨¦n m¨¢s del doble de los segundos de toda la historia del universo. Obama acaba de decretar que, en unos a?os, un trill¨®n sea, adem¨¢s, el n¨²mero de c¨¢lculos que un superordenador realice en solo un segundo. En las postrimer¨ªas de su mandato, el presidente de EE UU saca pecho ante China, ahora a la cabeza del ranking de superordenadores con su Tianhe-2, y deja como herencia la creaci¨®n de la Iniciativa de Computaci¨®n Estrat¨¦gica Nacional, de la que nacer¨¢ la mayor computadora jam¨¢s construida.

El nuevo ordenador inaugurar¨¢ la era del exaflop, la unidad de medida que mide ese uno seguido de 18 ceros de operaciones al segundo.?Ya pueden ir frot¨¢ndose las manos los investigadores que estudian fen¨®menos meteorol¨®gicos extremos, como la actual ola de calor que asola Espa?a, el cambio clim¨¢tico general, y la biomedicina, adem¨¢s de los dise?adores de veh¨ªculos y los cient¨ªficos del big data.?La administraci¨®n militar y la energ¨¦tica tambi¨¦n participar¨¢, a trav¨¦s de sus respectivas agencias, en el desarrollo del proyecto estadounidense.?

El impacto sobre el estudio de nuevos medicamentos es uno de los m¨¢s evidentes. "Los?f¨¢rmacos f¨¢ciles, esa hierba del campo que cura,?ya se han encontrado. Ahora pr¨¢cticamente todos los compuestos que salen al mercado han salido de un ordenador", ilustra?Modesto Orozco, cient¨ªfico del Instituto de Investigaci¨®n Biom¨¦dica de Barcelona. "Las farmac¨¦uticas almacenan en sus quimiotecas millones de mol¨¦culas que no resulta f¨¢cil analizar de forma experimental sin grandes ordenadores. Hay que probarlos uno a uno, pero tambi¨¦n en combinaci¨®n con otros. No podemos usar un bill¨®n de ratones", se?ala Orozco. Seg¨²n algunas estimaciones, se pasar¨¢ de los 100.000 test de mol¨¦culas de la actualidad a los?mil millones de an¨¢lisis al a?o. "La medicina se ir¨¢ pareciendo m¨¢s a una ingenier¨ªa. Nuevas m¨¢quinas,?m¨¢s grandes, tendr¨ªan un impacto "trasversal, sobre todo en enfermedades complejas, como el c¨¢ncer, [para analizar] el efecto sin¨¦rgico de drogas". No se trata solo de analizar un medicamento o su combinaci¨®n, sino tambi¨¦n de c¨®mo reacciona de manera particular cada paciente seg¨²n su perfil gen¨®mico. "Buscamos terapias personalizadas. Queremos saber por qu¨¦ hay drogas que son muy buenas para un 90% de la poblaci¨®n pero muy nocivas en un 5%. Esas drogas ahora no llegar¨ªan al mercado porque no superar¨ªan la aprobaci¨®n de las agencias del medicamento, muy conservadoras, pero eso no ser¨ªa as¨ª si tuvi¨¦ramos la posibilidad de simular en detalle c¨®mo afecta en concreto a cada persona por su perfil".

Para Orozco, el anuncio de Obama?"es como cuando Kennedy dijo que hab¨ªa que ir a la Luna. Construir la m¨¢quina es el titular, pero lo que trasciende es el esfuerzo necesario para hacerla". El investigador biom¨¦dico?es tambi¨¦n el director del ?rea de Ciencias de la Vida del Centro Nacional de Supercomputaci¨®n (BSC-CNS), que alberga el ¨²nico superordenador de Espa?a: el MareNostrum. Es 15.000 veces menos potente que el proyectado seg¨²n un patr¨®n, el programa Linpack, que se hace ejecutar en todos estos grandes ordenadores para medir su velocidad en igualdad de condiciones. Aun as¨ª, MareNostrum es un recurso esencial para 3.000 proyectos de centros de investigaci¨®n, universidades y empresas como Repsol o Iberdrola.?

Su director, Mateo Valero, tambi¨¦n pone en su lugar el anuncio.?"Lo m¨¢s importante no es el exaflop sino que por primera vez Estados Unidos quiere que trabajen integradas juntas tres de sus agencias (Defensa, Energ¨ªa y la Fundaci¨®n Nacional para la Ciencia), con sus grandes empresas y universidades. 'Un pa¨ªs que no computa, no compite', dicen all¨ª".?

Ninguno de los expertos consultados se atreve a ofrecer una fecha anterior a 2022 o 2025 para la puesta de funcionamiento de un dispositivo as¨ª. Su coste se dar¨¢ a conocer en pocos meses. Como referencia, un proyecto ya en marcha, CORAL, pretende construir tres superordenadores con una capacidad de 150 petaflops cada uno, por unos 525 millones de d¨®lares en total. El proyecto actual ser¨ªa seis veces m¨¢s potente.

Los procesadores est¨¢n llegando a los l¨ªmites f¨ªsicos de miniaturizaci¨®n. Si se quiere conseguir esa potencia de c¨¢lculo, la ¨²nica soluci¨®n es incluir m¨¢s y m¨¢s procesadores en el superordenador. El superordenador Thiane-2 incluye 6 millones de estos procesadores ¡ªa un ordenador personal le basta uno¡ª frente a los 100 millones que necesitar¨ªa el nuevo. "El reto tecnol¨®gico es grande", se?ala Valero, "hay que dividir una tarea entre 100 millones para que la ejecuten". El hardware y los programas actuales no son suficientes, tampoco el elemento humano. "Ninguna empresa por s¨ª sola hoy en d¨ªa puede hacerlos". Tampoco la formaci¨®n de los programadores. De ah¨ª que Estados Unidos haya reunido todas sus fuerzas, de la universidad a la Administraci¨®n y la empresa.?

No es la ¨²nica dificultad que afronta el proyecto. El nuevo supercomputador ser¨¢ capaz de prever con unos niveles de detalle y fiabilidad in¨¦ditos el futuro del clima de la Tierra, y bien adelante en el tiempo: a finales de este siglo. Ese objetivo puede resultar parad¨®jico: necesitar¨¢ mucha energ¨ªa para funcionar, un modelo de consumo poco sostenible para el medio ambiente. Su hermano?peque?o, MareNostrum, consume 1 megawatio al a?o, 1,5 megawatios si se tiene en cuenta la energ¨ªa que precisa para enfriar sus procesadores. Adem¨¢s del coste medioambiental est¨¢ el econ¨®mico: suponen 1,5 millones de euros de factura de la luz.?El nuevo superordenador, con la tecnolog¨ªa actual, "necesitar¨ªa m¨¢s de 500 megawatios para funcionar, sin contar con los necesarios para enfriarlo", aventura el responsable de MareNostrum. Por dar un t¨¦rmino de comparaci¨®n: 500 megawatios es la mitad de la energ¨ªa que produce una central nuclear espa?ola al a?o.?

La medicina se ir¨¢ pareciendo m¨¢s a una ingenier¨ªa"

Modesto Orozco (IRB Barcelona)

A la era del exaflop se le ha adelantado la del green computing,la inform¨¢tica verde, procesadores m¨¢s eficientes en consumo de energ¨ªa. Los investigadores trabajan en reducir ese consumo a 50, incluso 20 megawatios al a?o. Un proyecto actual, tambi¨¦n en EE UU, el superordenador Summit, usar¨¢ solo un 10% m¨¢s de energ¨ªa que el gigante?Titan, el segundo ordenador m¨¢s veloz del mundo ahora, pero multiplicar¨¢ de cinco a diez veces su capacidad.

Buena noticia para el medioambiente, que se a?ade a las esperanzas de los investigadores en cambio clim¨¢tico con la m¨¢quina anunciada. Friederike Otto, de la Universidad de Oxford, coordina climateprediction.net un enorme proyecto de supercomputaci¨®n para el estudio del cambio clim¨¢tico. "Queremos simular fen¨®menos meteorol¨®gicos extremos, pero precisan tanta capacidad de c¨¢lculo que ning¨²n superordenador actual podr¨ªa abordarlos por s¨ª solo", se?ala.?A falta de ¨¦l, solicitan tiempo de uso en m¨²ltiples ordenadores distribuidos por todo el mundo, pero aun as¨ª no consiguen la potencia de c¨¢lculo deseada. Se muestra esperanzado con el proyecto, como su colega Francisco Doblas, profesor ICREA y director del Departamento de Ciencias de la Tierra del BSC.?

"La gran diferencia cuando se utilice el nuevo ordenador va a ser la resoluci¨®n espacial con la que podremos hacer nuestras simulaciones a finales del siglo XXI, pero no solo, tambi¨¦n para que podamos predecir fen¨®menos como El Ni?o de ahora a fin de a?o", apunta Doblas. Se trata de conseguir el retrato robot del clima de la Tierra a muchos a?os vista. Y, siguiendo con la analog¨ªa con una fotograf¨ªa, las simulaciones actuales de esa imagen?futura de la Tierra tienen unos p¨ªxeles de 50 kil¨®metros de lado. "En 2025, con los nuevos ordenadores, esa resoluci¨®n podr¨ªa alcanzar la de solo 1 kil¨®metro", apunta el investigador.?Para prever c¨®mo evolucionar¨¢ El Ni?o hasta diciembre estos investigadores necesitan que un ordenador como MareNostrum, con 40.000 procesadores, trabaje 24 horas al d¨ªa y toda una semana.?

Empezamos a entender c¨®mo es la din¨¢mica de los oc¨¦anos, del hielo de los polos y de otros sistemas, pero ahora necesitamos combinar sus datos para saber c¨®mo influyen unas sobre otras" Francisco Doblas?(BSC-CNS)

La pel¨ªcula de la evoluci¨®n del clima global de aqu¨ª a finales de siglo exige, l¨®gicamente, m¨¢s tiempo de c¨¢lculo a¨²n. Empleando 2.000 procesadores de MareNostrum a tiempo completo necesitar¨ªamos seis meses de c¨¢lculos, ejemplifica Doblas. Conseguir simular c¨®mo evoluciona una ola de calor como la actual, un fen¨®meno meteorol¨®gico extremo, necesitar¨ªa realizar unas 10.000 simulaciones a 1 kil¨®metro de resoluci¨®n, algo "impensable" ahora mismo.

Al igual que ocurre con la combinaci¨®n de las millones de mol¨¦culas y de los perfiles gen¨¦ticos personales de los pacientes, en la previsi¨®n del cambio clim¨¢tico global hay que tener en cuenta muchas variables. "Empezamos a entender c¨®mo es la din¨¢mica de los oc¨¦anos, del hielo de los polos y de otros sistemas, pero ahora necesitamos combinar sus datos para saber c¨®mo influyen unas sobre otras y tambi¨¦n c¨®mo act¨²a el cambio clim¨¢tico a peque?a escala, sobre zonas concretas de la Tierra", explica Doblas.

El objetivo es confirmar teor¨ªas: "Queremos entender los procesos biof¨ªsicos con el clima, el uso del suelo, la interacci¨®n con los sistemas oce¨¢nicos con los aerosoles que se depositan en la superficie del mar, la evoluci¨®n del hielo marino alrededor de la Ant¨¢rtida", apunta a mero t¨ªtulo de ejemplo. Para Doblas, el nuevo ordenador generar¨¢ una pel¨ªcula que reflejar¨¢ fielmente el futuro, y tendr¨¢ "m¨¢s p¨ªxeles, m¨¢s personajes y m¨¢s colores" que las que ¨¦l y sus colegas son capaces de crear actualmente. ?