Las supercomputadoras más veloces
Desde hace 25 años el mundo vive, que se sepa, la competencia de mayor velocidad de todos los tiempos. En ella quedarían “exa” humilladas las piernas de Usain Bolt o el cerebro de cualquiera de los genios de la memoria y el cálculo humanos. Se trata de la Top 500 de las supercomputadoras. Acá la velocidad se mide en petaflops. Un petaflops (se escribe siempre con “s”) es la unidad de potencia de cálculo de los procesadores informáticos.
La palabra petaflops une el prefijo “peta”, que indica un factor de 1015, o mil billones, o un uno seguido de 15 ceros, con el acrónimo FLOPS. FLOPS viene de abreviar “Floating Point Operations Per Second”, es decir, de “operaciones de coma flotante por segundo”. En suma, el número de petaflops señala cuantos miles de billones de operaciones en código informático y por segundo puede realizar uno de estos aparatos.
Obviamente la competencia resulta casi tan cerrada como la liga española de fútbol. El podio anual de los supercomputadores se lo disputan en exclusiva EEUU, Japón y China, muy lejos de los otros competidores. En los últimos años la disputa pareció cerrarse más entre los dos primeros, pero este 2020 los nipones rompieron la racha. Fugaku, un superordenador japonés, encabeza el ya célebre Top 500 de la computación.
Victoria holgada
Fugaku ganó dando una verdadera paliza a sus oponentes. Arrojó una capacidad de cálculo de nada menos que 415,5 petaflops en el test HPL (High Performance Linpack). Esta última constituye una de las pruebas que se utilizan para evaluar el rendimiento de estas máquinas.
Summit, el superordenador estadounidense, que defendía el cetro en el top 500, alcanzó “apenas” los 148,8 petaflops. Ello refleja la clara superioridad del nuevo coloso japonés y su capacidad de cálculo en operaciones en coma flotante: ¡casi 149 mil billones de operaciones por segundo! Y esa no resulta la cifra más alta a la que llega. Fugaku puede alcanzar picos de 1.000 petaflops, o, 1 exaflops (un uno seguido de 18 ceros), cuando realiza operaciones en coma flotante de precisión simple. Éstas se aplican habitualmente en algoritmos de inteligencia artificial y aprendizaje automático.
Es una victoria notable para los nipones. Hace 25 años, el superordenador más potente del mundo también estaba en Japón y se llamaba túnel de viento numérico (numerical wind tunnel -NWT-). Su nombre no era tan metafórico ni romántico como parece. Se trataba de un simulador de test de aerodinámica desarrollado por Fujitsu para el Laboratorio Nacional Aeroespacial de Japón. Encabezó el Top 500 desde 1993 hasta 1996.
Fugaku forma parte de la infraestructura de RIKEN, un centro de supercomputación ubicado en la ciudad de Kobe. Sus diseñadores apelaron a los SoC A64FX de Fujitsu, unos microprocesadores de 48 núcleos ARM. Por ello, Fugaku es además el primer superordenador con arquitectura ARM que consigue hacerse con el número 1 de la lista TOP 500. La arquitectura ARM tiene por característica destacada su bajo consumo de energía y su orden estructural sencillo.
Las aplicaciones
Los responsables de administrar esta supermáquina anunciaron que entrará en pleno funcionamiento en 2021. Anuncios similares realizaron la mayor parte de las empresas constructoras de superordenadores que aparecen en la competencia. Fugaku se utilizará para impulsar proyectos científicos que pueden verse beneficiados por su descomunal capacidad de cálculo. Pero esto no es lo único que han anticipado. También han adelantado que jugará un rol clave en el diagnóstico de Covid-19 y estará involucrado en estudios que aspiran a conocer mejor las características del virus.
Y no basta esa cualidad para recordar que no se trata de ninguna competencia menor o anecdótica. Según explican los expertos, la supercomputación, junto a la tecnología inspirada en computación cuántica, constituirán los dos principales bastiones de la tecnología en los próximos años. Fujitsu tiene un liderazgo particular en ambas áreas. Dada la importancia que tendrán en ayudar a resolver muchos de los importantes retos a los que se enfrenten las potencias en la próxima década, merecerán inversiones prioritarias por parte de los gobiernos.
Valga recordar que, ya en lo que va, la crisis del coronavirus permitió mostrar a estos sistemas como un preciado recurso en la investigación de la enfermedad. No por nada el presidente de EEUU, Donald Trump, anunció en abril que la Casa Blanca unirá fuerzas con IBM, Amazon, Microsoft y Google para concentrar el máximo poder de computación en la búsqueda de tratamientos y vacunas: 16 sistemas que juntos alcanzan 330 petaflops.
Summit, el subcampeón de la lista fue desarrollado por IBM para el OAK Ridge National Laboratory estadounidense. En la tercera posición se ubicó Sierra, la máquina del Lawrence Livermore National Laboratory, en California, que tiene una potencia de 94,6 petaflops, y que tiene una arquitectura muy similar a la de Summit. Y en la cuarta posición nos encontramos con el superordenador chino Sunway TaihuLight del centro de supercomputación NRCPC (China’s National Research Center of Parallel Computer Engineering & Technology), que tiene una potencia de 93 petaflops.
La competencia
Además de evaluar la potencia de estos superordenadores, la clasificación TOP 500 deja otros datos interesantes. China es el país que tiene actualmente más supercomputadores, con un total de 226 máquinas entre las 500 más potentes del planeta. Sin embargo, Estados Unidos es el país que suma más petaflops, con 644 frente a los 565 petaflops de China. Y Japón no queda nada mal posicionado en este ranking debido a que ocupa la tercera posición con 530 petaflops.
Si Estados Unidos hubiera ganado el Top 500, no habría sorprendido a nadie. Eso ha sucedido durante 28 de las 51 ediciones bianuales del Top 500, publicadas durante este cuarto de siglo. China ha conquistado la cima 11 veces y Japón, 12. Pero hay una sorpresa más: este líder histórico ya no tiene el dominio absoluto en el campeonato de la computación de alto rendimiento.
Perdió aquella primacía por primera vez ante China en junio de 2016 y no la volvió a recuperar desde junio de 2017. Tal es así, que según los nuevos resultados, el gigante asiático concentra ahora un 45,2 por ciento de los equipos clasificados, frente al 22,8 por ciento de los estadounidenses y el minoritario 5,8 por ciento de los japoneses. China invirtió en muchas máquinas para investigadores y empresas, y paralelamente, desarrolla supermáquinas para competir con EEUU y Japón. Quince países se reparten el restante 26,2 por ciento muy lejos de las tres superpotencias.
Por lo pronto, la historia aún da la razón a Estados Unidos: casi la mitad los 25.500 superordenadores que se han hecho un hueco en el Top 500 desde 1995 estaban en su territorio. Mientras tanto, China hasta el momento sólo puede presumir de haber colado poco más de 2.800 equipos en las clasificaciones publicadas cada noviembre y cada junio. El podio lo completa Japón con 2.086 equipos.
Pero, pese a la presión china, la superioridad estadounidense en la competición de la computación hace gala de otras cifras de primacía. China se halla atrás también en FLOPS. En esa cuenta, Estados Unidos sigue acumulando un 25,7 por ciento de la potencia de cálculo, frente al 25,4 por ciento de China y al cercano 23,7 por ciento de Japón.
En cualquier caso, estas son sólo cifras. Lo relevante y ya muy difícil de precisar o establecer en una competencia es para qué se utilizará toda esa potencia de cálculo. ¿Serán aplicadas más en programas y proyectos que busquen el desarrollo social, la igualdad y el bienestar humano o, como suele suceder, ingresarán significativamente en la siempre temible investigación militar?
