Supercomputing

Supercomputing is a technology that has enabled revolutionary breakthroughs. The development of new, even more powerful computers will transform almost every industrial sector, from the development of new pharmaceuticals and connected health systems to the creation of more efficient manufacturing processes and more sustainable technologies.

Los superordenadores permiten logros científicos que el intelecto humano, por sí solo, sería incapaz de alcanzar. Además, es una de las tecnologías que más ha avanzado en los últimos años. En 1985, los ordenadores de alto rendimiento procesaban 1,9 gigaflops; casi dos mil millones de operaciones por segundo. Actualmente, las videoconsolas comerciales son mil veces más potentes. Y al mismo tiempo, hay más de 500 superordenadores que superan el petaflop, es decir, son más de un millón de veces más potentes que sus antepasados de los ochenta.

Pero, ¿qué es exactamente un superordenador, y en qué se diferencia de los ordenadores de sobremesa? Un ordenador tradicional, normalmente, tiene un único ‘cerebro’: el procesador. Este dispositivo electrónico le permite llevar a cabo operaciones matemáticas y, por tanto, procesar la información de manera muy rápida. En un superordenador se conectan miles de procesadores, que trabajan en equipo para procesar operaciones todos juntos. Gracias al funcionamiento en paralelo, los superordenadores pueden procesar grandes cantidades de datos extremadamente rápido, son aparatos ideales para llevar a cabo operaciones complejas como monitorizar una tormenta en tiempo real, llevar a cabo simulaciones que son fundamentales para el desarrollo científico, o incluso procesar los efectos especiales y las animaciones 3D de los últimos taquillazos del cine.

Además de las impresionantes capacidades de computación y procesado de datos, los superordenadores también son capaces de guardar enormes cantidades de datos, ofreciendo servicios digitales de almacenamiento como las famosas ‘nubes’ que conservan todos nuestros correos electrónicos, fotografías y documentos online. Un ejemplo es el superordenador ‘Summit’, fabricado por IBM para el Departamento de Energía de EE. UU., que puede almacenar 250 petabytes de información, el equivalente a casi 30 millones de discos DVD. Summit combina más de 9000 procesadores, un ‘cerebro’ capaz de procesar a velocidades de 150 petaflops.

Por último, conviene destacar otra propiedad clave de los superordenadores: la conectividad. Porque, una vez más, la unión hace la fuerza. Gracias a las conexiones de red de alta velocidad, varios superordenadores pueden interconectarse para crear ‘clústeres’ y redes, unas estructuras coordinadas que permiten maximizar la capacidad de cálculo.

En este sentido, el Ministerio de Educación y Ciencia español impulsó la creación de la Red Española de Supercomputación (RES) en 2007. La RES, liderada por el Barcelona Supercomputing Center, conecta 16 supercomputadores en 11 comunidades autónomas. Juntos, gracias a las conexiones de alto rendimiento que facilita RedIRIS, alcanzan una velocidad de procesamiento de 13 petaflops.

Los superordenadores son una herramienta tremendamente útil para el desarrollo científico y tecnológico. El propio Barcelona Supercomputing Center explica cómo estas máquinas nos ayudan a simular la realidad para entenderla mejor, abriendo un mundo de posibilidades insólitas. Algunas de las aplicaciones de la supercomputación permiten predecir la aerodinámica de un avión y detectar sus problemas sin necesidad de un túnel de viento, entender el funcionamiento y los posibles efectos secundarios de un medicamento antes de probarlo en modelos animales y en pacientes y predecir los efectos del cambio climático, así como de las medidas de reducción de emisiones planeadas por las empresas y los gobiernos. El director del Barcelona Supercomputing Center, Mateo Valero, opina que estas tecnologías son fundamentales para el avance de la sociedad. La cooperación entre ordenadores y ‘clústeres’ también abre las puertas a colaboraciones entre diferentes grupos de investigación. Por eso la RES trabaja para ampliar la cultura alrededor de la supercomputación en España, favorecer los trabajos multidisciplinares y fomentar el desarrollo de nuevas máquinas e infraestructuras.

Durante la pandemia de COVID-19, la supercomputación ha jugado un papel fundamental en el desarrollo de modelos para comprender mejor la estructura del coronavirus, diseñar fármacos para luchar contra los efectos de la enfermedad y desentrañar los mecanismos de transmisión. En este sentido, la Alianza Europea de Computación Avanzada (PRACE, por sus siglas en inglés) lanzó una convocatoria durante la primavera de 2020 para financiar y acelerar la investigación computacional que ayudara a mitigar el efecto de la pandemia. Gracias a esta convocatoria, varios grupos de científicos tuvieron acceso prioritario a diferentes superordenadores en Francia, Alemania, Italia, Suiza y España. Un año más tarde, PRACE anunció los resultados más exitosos, entre los que destacan varios estudios detallados de la estructura de la proteína espícula, fundamental en el proceso de infección del coronavirus; modelos que escanearon bases de datos de fármacos y compuestos químicos para identificar nuevos medicamentos antivirales; y detalladas simulaciones de mecánica de fluidos que permitieron comprender mejor la dinámica de los aerosoles y cómo se contagia la enfermedad. Un investigador de la Sorbona que participó en estos proyectos de PRACE, destaca en una entrevista la importancia de la supercomputación, que ha permitido algunas de las simulaciones más complejas hasta la fecha, fundamentales para encontrar respuestas y resultados en tiempo récord.

Y es que la supercomputación puede ayudarnos a resolver problemas extremadamente complejos; es una tecnología central para el avance científico y la innovación. La Comisión Europea aumentará su inversión en este campo durante los próximos años, tanto dentro de su programa de investigación ‘Horizon Europe’ como formando parte de los presupuestos generales de la UE. La supercomputación es ahora una prioridad, clave para la recuperación económica del bloque.

Experts:

en_GB