13 Aug Supercomputadoras: la batalla de las máquinas de la velocidad
Por Chris Nuttall
Estados Unidos, golpeado por la crisis de presupuesto, está relegado con respecto a China en la carrera por producir las computadoras más veloces del mundo y obtener beneficios científicos y económicos. Chris Nuttall
El Centro de Simulación Terascale del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore se construyó como la catedral de la supercomputadora.
Cuando diseñamos este edificio, pensamos que sería bueno durante 50 años, pero ahora sólo es adecuado y no lo suficientemente robusto, dijo Mike McCoy, quien lidera el área de supercomputación de Lawrence Livermore como director del programa de simulación y computación avanzada.
Hasta su nombre corre el riesgo de convertirse en un anacronismo. La computación en teraescala ha sido reemplazada por la informática a petaescala – 1.000 veces más rápida. En el año 2020, estaremos en la era de la exaescala – mil veces más veloz.
A menos de una hora de San Francisco, el laboratorio -un campus de una milla cuadrada, de alta seguridad, en el que trabajan 6.000 personas- se construyó para simular pruebas nucleares y así salvaguardar el arsenal atómico de EE.UU.
La primera supercomputadora alojada aquí fue la más rápida del mundo durante casi cuatro años. Pero la última en reemplazarla – llamada Sequoia – fue la más veloz del mundo durante apenas seis meses antes de ser superada en noviembre pasado por Titan – otra máquina del Ministerio de Energía, instalada en el Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee.
El mes pasado, Milky Way 2, el superordenador alojado en el Centro Nacional de Supercomputación de Guangzhou, le dio a China una ventaja decisiva sobre Titan en el ranking de las 500 supercomputadoras más rápidas del mundo. Milky Way 2 duplica el desempeño de Titan, con un rendimiento de 55 petaflops, o 55 cuatrillones de operaciones por segundo.
Ahora se espera que China sea el primer país que desarrolle los sistemas a exaescala – la meta de una carrera internacional en la que participan EE.UU., India, Japón y Rusia. El ganador será el primero en aprovechar las ventajas científicas y económicas de las supercomputadoras, que pueden ser empleadas para todo, desde identificar patrones climáticos hasta producir motores de combustión más eficientes.
El liderazgo de China llega en un momento en que el estancamiento del presupuesto en Washington implica la ausencia de un plan aprobado – o financiación – para que EE.UU. pueda alcanzar la computación a exaescala para el año 2020. Esto genera una intensa frustración entre los científicos, ingenieros y empresas de tecnología de EE.UU., que siempre estuvieron acostumbrados a dominar este campo y a mantener su superioridad técnica.
Al recorrer la sala de computación de más de 4.000 metros cuadrados en las instalaciones de Terascale, se encuentran los grandes nombres asociados a la alta tecnología de EE.UU.: la Sequoia está compuesta por filas y filas de servidores Blue Gene Q de IBM, con 96 estantes o racks y 1,6 millones de núcleos de procesamiento. Las máquinas más antiguas cuentan con servidores de Sun Microsystems con procesadores Intel. Sin embargo, estos titanes de la tecnología serán alcanzados – y posiblemente reemplazados – por marcas chinas, debido al incremento de las inversiones y el conocimiento especializado del gigante asiático.
McCoy dijo que el edificio pronto podría empezar a crujir debido a la presión de las últimas máquinas: “La densidad de los estantes se está haciendo tan enorme que puede llegar a superar la capacidad de soporte del piso. Un solo rack de servidores Blue Gene Q pesa casi 2.000 kilogramos y podría llegar a 4.500 kilogramos. En ese caso, casi ni podrían subirse en ascensor”.
Pero el peso es el menor de los problemas que hay que superar para llegar a la informática a exaescala. Los ingenieros también deben reducir los requerimientos de energía de las computadoras, crear software potente y eliminar cuellos de botella de memoria. La resiliencia – la capacidad de las máquinas de funcionar durante más de un día para completar sus tareas – también es un punto importante. Con más de 100 millones de piezas de funcionamiento, las supercomputadoras deben tener la capacidad de auto reparación.
En un auditorio de Livermore, los científicos hacen presentaciones sobre las simulaciones que están logrando en la era de los petaflops: una tomografía del planeta, que muestra la actividad sísmica debajo de la superficie; el funcionamiento del corazón humano y la mejor forma de optimizar el lanzamiento de 192 lásers gigantes en el Centro Nacional de Ignición. En una simulación del efecto de una bomba nuclear, el mayor sistema láser del mundo apunta a un objeto del tamaño de una goma de borrar y genera una explosión que dura 20 nanosegundos.
Mientras que estas simulaciones son impresionantes, carecen de la resolución y escala que hará posible la computación en exaflops.
La simulación se ha convertido en la tercera para de la ciencia, junto con la teoría y la experimentación, señaló Steve Scott, director de tecnología de Nvidia.
A este tipo de trabajo se refirió el presidente Barack Obama en su discurso de Estado de la Unión en 2011, cuando reconoció que China había tomado la delantera en la supercomputación.
Éste es el momento Sputnik de nuestra generación, dijo el presidente, comparando la supercomputación con la carrera espacial que tuvo lugar entre Rusia y EE.UU. en la década de 1960.
Más de dos años después, recién se presentó en el Congreso un plan estratégico de desarrollo de la computación en exaescala pero hasta el momento, no se ha aprobado financiación directa.
El avance de China hacia una supercomputadora fabricada localmente es visto como algo inevitable, mientras que es probable que en el futuro EE.UU. limite la exportación y venta de su mejor tecnología por razones económicas y de seguridad.
Si bien la computadora más rápida no siempre tiene por resultado la mejor ciencia, para un país acostumbrado a liderar el campo de la ciencia y la tecnología, no ser competitivo podría afectar el orgullo nacional.
Estamos en una posición complicada. Podemos perder el liderazgo. Debemos tomar una decisión. ¿Queremos controlar las series de instrucción, los modelos de programación? ¿Queremos que EE.UU. proporcione la tecnología para estas máquinas o que lo haga alguien más en 15 años?, dijo McCoy.
EL CRONISTA