9 dic. 2016

Así será el MareNostrum 4, el nuevo supercomputador español

Incorporará la tecnología puntera disponible en los próximos años para que España y Europa no pierdan el tren de la supercomputación, dominado por China y de gran importancia en Estados Unidos 


Recientemente la Secretaría de Estado de Investigación, Desarrollo e Innovación dio luz verde para la compra de un nuevo supercomputador para sustituir al MareNostrum 3, situado en el Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS). El nuevo aparato será 12,4 veces más potente que el actual, y recibirá la designación de MareNostrum 4.

El MareNostrum 4 tendrá una potencia de 13,7 Petaflops por segundo: el prefijo «Peta» indica que hay que colocar 15 ceros detrás de la cifra, y un flop es una operación, que puede ser cambiar un 0 a un 1 (en el lenguaje binario), o enviar un 0 o un 1 a la memoria. Esto, llevado a la práctica, implica que este supercomputador tendrá una potencia un millón de veces superior a la de un ordenador de sobremesa.

Según ha informado el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, el nuevo supercomputador tiene como finalidad incorporar la tecnología más puntera disponible en los próximos años y preparar el camino ante futuras versiones de la máquina.

Instalaciones del MareNostrum, en Barcelona - WIKIMEDIA COMMONS




La compra de MareNostrum se ha adjudicado a IBM, y le ha supuesto al Ministerio de Economía y Competitividad una inversión de 34 millones de euros. Aparte de esta compañía, el supercomputador incorporará tecnologías punteras producidas por varias empresas, como Lenovo, Intel y Fujitsu.

Tal como explicó a ABC Pep Martorell, director asociado del BSC-CNS, el nuevo ordenador se instalará progresivamente en el mismo recinto donde se encuentra el MareNostrum 3: una estancia acristalada y climatizada a 18 grados centígrados en el interior de la capilla de Torre Girona, en la sede de la Universidad Politécnica de Cataluña.

Poco a poco, y de aquí a finales de 2019, se instalarán todos los componentes. Pero se espera que la mayor parte de la máquina esté operativa antes del verano de 2017.

Inversión estratégica

Tal como ha explicado Martorell, con este tipo de actualizaciones periódicas, que suelen tener lugar cada tres o cuatro años, el Estado se asegura de aportar un computador puntero para la red distribuida de supercomputación europea «Partnership for Advanced Computing in Europe» (PRACE), una iniciativa que pretende crear una infraestrucura europea de supercomputación de alto rendimiento.

Actualmente, España es uno de los miembros principales de esta iniciativa junto a Alemania, Italia, Francia y Suiza, países que también albergan supercomputadores.

Una de las motivaciones de invertir en esta cara tecnología, es que se considera que la supercomputación es clave para múltiples sectores. De hecho, se considera que la supercomputación es una tecnología habilitadora, puesto que permite realizar diversas actividades en las que es crucial realizar grandes cálculos: «Se puede usar para modelizar matemáticamente cualquier problema que requiera muchos cálculos», ha explicado Martorell.

En opinión del director asociado del BSC-CNS, «gracias a este equipamiento podemos colaborar con muchas empresas españolas y aumentar su competitividad».

Atractor de talento e innovación

Pero no solo eso: la inversión permite, en opinión de Martorell, que el supercomputador se convierta en «un gran atractor de talento, porque muchos científicos de todo el mundo vienen aquí a trabajar con nosotros».

Las aplicaciones son casi ilimitadas. Actualmente, estos supercomputadores se pueden usar en ciencias de la tierra para hacer modelos climáticos, proyectos de calidad del aire o trabajar en erupciones volcánicas (por ejemplo para predecir las consecuencias e una erupción similar a la del Eyjafjallajökull y que creó una nube de ceniza en Islandia que paralizó el tráfico aéreo). Son útiles en proyectos de ingeniería, como análisis de aerodinámica y fllujos de viento, y es posible aplicarlos al campo de la biomedicina.

«Los supercomputadores son claves en la medicina personalizada y en genómica computacional», explica Martorell. Computadores como MareNostrum pueden almacenar los genomas de pacientes y hacer cálculos a gran escala». Incluso, la computación de estas máquinas puede permitir construir simuladores de órganos como el corazón, tal como demostró un reciente proyecto.



MareNostrum puede ser crucial en una gran variedad de proyectos de investigación. Dado que el BSC-CNS es una instalación científica europea, cualquier investigador europeo puede acceder a usar el supercomputador de forma gratuita pero siempre después de pasar una evaluación sobre la calidad y la importancia de sus investigaciones.
La carrera de la supercomputación

Aparte de su utilidad meramente práctica, la actualización de los supercomputadores también es importante si se quiere mantener la carrera por la supercomputación, sostenida entre Europa, Estados Unidos, Japón y China, principalmente, y reflejada en junio y noviembre de cada año en la lista «top500».

Actualmente, China ocupa las dos primeras posiciones con dos supercomputadores muy potentes. Estos tienen 93 y 34 Petaflops, mientras que el tercero, el estadounidense Titán, llega a los 17 (frente a los 13,4 del futuro MareNostrum 4). Por eso, después de un primer nivel muy dominado por China, le siguen varios ordenadores europeos americanos y japoneses a un nivel similar.

De momento, Europa y Estados Unidos tienen un nivel aproximadamente comparable, pero hace un año la administración Obama puso en marcha un gran programa en favor de la supercomputación.

En ese punto, Martorell también ha indicado que la velocidad de cálculo (medida en Petaflops) no es el único parámetro que mide la calidad de un supercomputador: ahí ha destacado la flexibilidad arquitectónica (que permite afrontar de forma más flexible distintos problemas) y la calidad de los equipos humanos, que son en su opinión los dos puntos fuertes de MareNostrum.

¿Futuro cuántico?

Con vistas en un futuro lejano, en opinión de Martorell aún no se puede pensar en una supercomputación apoyada en ordenadores cuánticos: «En computación cuántica estamos muy lejos de conseguir algo que funcione. Teóricamente es posible, porque las propias leyes de la Mecánica Cuántica permite hacer múltiples cálculos en paralelo por supersposición de estados, pero aún no es obvio si esto se puede hacer a gran escala», ha opinado Martorell.

«La gente que va por delante en esta tecnología trabaja con ordenadores de nueve qubits, por lo que aún falta mucho para llegar a unas cifras asumibles (de millones de qubits)». Además, si avanzase la parte experimental, Martorell pronostica que aun así habría que crear un nuevo paradigma de computación, con un nuevo lenguaje y un nuevo modo de programar. Todo eso podría llevar décadas.



El corazón del MareNostrum 4

Según ha explicado el Ministerio de Economía, Industria y Competitividad, en la elección del nuevo MareNostrum, el BSC-CNS ha buscado un doble objetivo: adquirir una máquina de propósito general apta para la ejecución de todo tipo de trabajos científicos y de ingeniería, y dotar al Barcelona Supercomputing Center de clusters construidos con tecnologías emergentes, los cuales darán servicio a los usuarios y, a su vez, permitirán al centro operar y analizar las prestaciones de los desarrollos más punteros en el campo de la supercomputación.

La nueva máquina contará con dos partes diferenciadas. El bloque de propósito general, -provisto por Lenovo- tendrá 48 racks con más de 3.400 nodos equipados con chips Intel Xeon de la próxima generación y una memoria central de 390 Terabytes. Su potencia pico será de más de 11 Petaflops/s, o lo que es lo mismo, será capaz de realizar más de 11.000 billones de operaciones por segundo, diez veces más que el MareNostrum 3, que se instaló entre 2012 y 2013. Aunque su potencia será diez veces mayor que la de su antecesor, su consumo energético solamente aumentará un 30% y pasará a ser de 1,3 MWatt/año.

El bloque de tecnologías emergentes estará formado por clusters de tres tecnologías diferentes que se irán incorporando y actualizando a medida que estén disponibles. Se trata de tecnologías que actualmente se están desarrollando en Estados Unidos y Japón para acelerar la llegada de la nueva generación de supercomputadores pre-exascala (que llegarán a los Exaflops).

FUENTE: ABC Ciencia

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