Tiempos de cambio en el gran supercomputador

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Cuando el profesor Robert Langdon, protagonista de El código Da Vinci de Dan Brown, visita España en otra de sus aventuras (Origen, publicada en 2017) se sorprende al descubrir que Barcelona tiene un centro de supercomputación en el interior de una iglesia católica.

Se trata del Barcelona Supercomputing Center-Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), que cuenta con el superordenador MareNostrum dentro de una elegante capilla desacralizada en el barrio de Pedralbes. En la ficción, Langdon descubre que esta potente máquina, una de las más rápidas del mundo, está conectada a un ordenador cuántico, toda una premonición de lo que pronto ocurrirá de verdad.

El primer MareNostrum se instaló en 2004 y actualmente opera la cuarta versión. Está dividido en cuatro bloques: dos fuera de la capilla y dos dentro, donde Mateo Valero, el director del BSC-CNS, nos muestra las entrañas de la máquina en medio de un ruido infernal.

“Lo primero que vemos son los discos de almacenamiento, y aquí –explica mientras señala una larga fila de 48 racks o ‘armarios’– están las 3.456 placas o nodos, con un cable de fibra óptica, cada uno que, junto a otras conexiones, llegan a una especie de ‘central telefónica’. Así se pueden comunicar todos rápidamente y ejecutar el mismo programa”. 

“La parte más grande del MareNostrum 4 –destinada a investigaciones de propósito general– está fabricada por Lenovo con procesadores de Intel, y luego tenemos este otro bloque, una máquina de IBM dedicada a la inteligencia artificial, también con nodos, pero con una estructura diferente”, apunta Valero, antes de salir de la jaula de cristal en la que está aislado el supercomputador.

Ya fuera, el director del BSC recuerda sus múltiples aplicaciones: “Es un instrumento que ejecuta diferentes programas, de cualquier campo de la ciencia o de la ingeniería, y con el que los investigadores simulan de manera virtual la realidad, como el diseño de aviones o fármacos antes de fabricarlos, por ejemplo, o estudiar el cambio climático”.

MareNostrum 5

Además, los supercomputadores son máquinas en continua evolución, cada vez más potentes y con mayor capacidad de cálculo, “lo que nos permite descubrir cosas por primera vez y observar otras conocidas de una manera menos borrosa”, destaca Valero, orgulloso de que en diciembre se haya empezado a instalar la nueva versión del MareNostrum: la quinta. 

Está previsto que comience a operar en julio de 2023 y tendrá un rendimiento máximo de 314 petaflops o, lo que es lo mismo, 314.000 billones de cálculos por segundo. Por comparar, el rendimiento pico del MareNostrum 4 es de 13,9 petaflops.

A diferencia de los anteriores y debido a sus enormes dimensiones, el nuevo supercomputador no estará en la antigua capilla, sino en la nueva sede del BSC, construida a pocos metros de distancia. Los primeros racks ya se están colocando en una superficie de unos 900 m² junto a avanzados sistemas eléctricos, de refrigeración y climatización. La máquina tendrá una alta eficiencia energética, utilizará energías renovables y tecnologías de reutilización de calor.

MareNostrum 5 cuenta con un presupuesto de 151 millones de euros, financiado al 50 % por la Comisión Europea, a través de la European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU), y un consorcio formado por Portugal, Turquía y, por supuesto, España, con la participación de las tres instituciones que integran el BSC: el Ministerio de Ciencia e Innovación, la Generalitat de Catalunya y la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC).

Gemelos digitales

Valero comenta que, entre los grandes avances científicos que permitirá la nueva máquina, “destaca la creación de gemelos digitales: de la Tierra, a través de un proyecto europeo denominado Destination Earth, que ayudará a resolver desafíos globales como el cambio climático; y otros sobre el cuerpo humano, para tener una representación virtual a todos los niveles: desde el ADN, hasta ver cómo funcionan órganos como el corazón o el cerebro”.

MareNostrum 5 está especialmente diseñado para reforzar la investigación médica europea en medicina personalizada, el diseño de nuevos fármacos, desarrollo de vacunas y simulaciones de propagación de virus, así como aplicaciones de inteligencia artificial y análisis de grandes volúmenes de datos, junto a otras aplicaciones de supercomputación tradicionales.

Se suman dos ordenadores cuánticos

Otra de las novedades es que en el nuevo superordenador se van a integrar en 2023 los dos primeros ordenadores cuánticos españoles. El primero forma parte del programa Quantum Spain impulsado por el Gobierno de España a través de la Secretaría de Estado de Digitalización e Inteligencia Artificial (SEDIA). El segundo, cofinanciado por esta Secretaría y la UE, será de los primeros de la red europea de computación cuántica.

“Tanto MareNostrum 5, como estos dos ordenadores cuánticos, estarán conectados entre sí bajo la misma red, y se podrán utilizar a la vez”, comenta a SINC Alba Cervera, investigadora del BSC y coordinadora de Quantum Spain, aunque todavía se desconoce dónde estarán: “Ambos ordenadores cuánticos estarán en el BSC, pero su localización exacta se decidirá después de recibir los criterios técnicos por parte de la empresa licitadora, que realizará un estudio de las instalaciones disponibles para recomendar la mejor ubicación”.

El nuevo supercomputador y sus compañeros cuánticos van a convivir: “Tenemos prototipos de ordenadores cuánticos que empiezan a mostrar su potencial, pero que todavía no han conseguido superar a la computación tradicional en tareas con aplicaciones reales”, señala Cervera. “La mayoría de los que formamos parte de este campo coincidimos en que no se trata de una competición –aclara– entre computación tradicional vs. cuántica, sino que ambas se van a complementar: algunos problemas en una, otros en otra y en otros casos se utilizarán ambas”.

Por su parte, Valero recuerda cuando hace siete años vino el escritor Dan Brown al BSC y le dijo, en perfecto español, que escribiría un libro, que luego trajo publicado: “En Origen se habla de la capilla de este centro, donde se descubre toda la trama al final y hay un computador normal y otro cuántico, algo que será una realidad en un año”, y concluye bromeando: “Estaremos preparados para hacer la película con Tom Hanks y Penélope Cruz. Espero que me inviten a mí también”.