Filas y filas de gabinetes con luces que parpadean sin cesar, refrigeradas con sistemas especiales, decenas, cientos y hasta miles de procesadores trabajando al unísono para realizar los cálculos más complejos, simulaciones, análisis de grandes cantidades de datos y hasta predicciones, los superordenadores apoyan los descubrimientos científicos más demandantes en los campos de las ciencias, ingeniería, finanzas y estrategia militar.
Constantemente en desarrollo, estas máquinas se encuentran a un paso de igualar la capacidad de procesamiento del cerebro humano. En pasadas semanas, investigadores de la Universidad Western Sydney en Australia anunciaron el lanzamiento de DeepSouth, un proyecto en asociación con las empresas tecnológicas Intel y Dell para construir una supercomputadora destinada a simular redes neuronales a escala del cerebro humano.
¿Qué es un supercomputador y cómo se diferencia de los equipos que todos tenemos en casa?
“Un superordenador es una máquina diseñada para ejecutar tareas que requieren un procesamiento intensivo de datos a velocidades extremadamente altas. Es un tipo de computadora extremadamente potente y de alto rendimiento diseñada para realizar cálculos muy complejos y demandantes, generalmente utilizados en aplicaciones científicas, de ingeniería, financieras y militares, entre otras”, explica Christian Luis López, docente de la carrera de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Franz Tamayo, Unifranz.
López señala que los supercomputadores se diferencian de los equipos tradicionales en dos campos; primero, por su potencia de cálculo y, segundo, por su estructura física.
“Los supercomputadores están diseñados para ofrecer un rendimiento de cálculo muy superior al de las computadoras convencionales. Esto se logra mediante la integración de un gran número de procesadores de alto rendimiento y utilizando arquitecturas específicamente diseñadas para la computación paralela”, indica el experto.
Asimismo, estos equipos están optimizados para ejecutar múltiples tareas simultáneamente, distribuyendo la carga de trabajo entre varios procesadores. Esto se logra mediante el uso de técnicas como el procesamiento paralelo y la computación distribuida, lo que permite realizar cálculos complejos de manera más eficiente que una computadora convencional.
Debido a su gran capacidad y a la demanda de recursos que esto supone, suelen contar con una gran cantidad de memoria RAM y almacenamiento de datos de alta velocidad para manejar grandes conjuntos de datos de manera eficiente. Esto es fundamental para aplicaciones que requieren procesar grandes cantidades de información en tiempo real.
Estas máquinas están diseñadas para aplicaciones especializadas, teniendo en cuenta funciones específicas, como simulaciones climáticas, modelado molecular, simulaciones de física de partículas, entre otros. “Esto contrasta con las computadoras convencionales, que están diseñadas para un uso más generalizado”, agrega.
Finalmente, debido a la alta densidad de procesadores y la intensidad del trabajo realizado, los superordenadores requieren sistemas de refrigeración avanzados para mantener temperaturas operativas adecuadas y prevenir el sobrecalentamiento.
Desde análisis de datos hasta simulaciones
“La función principal de un superordenador es realizar cálculos intensivos y complejos a una velocidad muy alta. Estos cálculos pueden ser necesarios para una amplia variedad de aplicaciones en campos como la investigación científica, la ingeniería, la simulación, el modelado, la predicción y el análisis de datos”, expresa López.
Algunos ejemplos de las funciones principales de un supercomputador incluyen:
● Análisis de datos masivos y en tiempo real: como los generados por experimentos científicos, observaciones astronómicas, secuenciación genómica, redes sociales, entre otros.
● Simulaciones científicas: se utilizan para simular fenómenos físicos, químicos, biológicos y astronómicos que requieren una gran cantidad de cálculos, como la simulación del clima, la dinámica de fluidos, la estructura molecular, la evolución estelar, entre otros.
● Investigación en ciencias de la computación: se utilizan para desarrollar y probar algoritmos, técnicas de programación paralela y sistemas distribuidos, así como para explorar nuevas áreas de la informática, como la inteligencia artificial, el aprendizaje automático y la computación cuántica.
● Diseño y simulación de ingeniería: se utilizan para el diseño y la simulación de sistemas complejos, como aeronaves, edificios, puentes, circuitos electrónicos, entre otros, lo que permite optimizar el rendimiento y reducir costos y tiempo de desarrollo.
● Seguridad y defensa: se usan en inteligencia, criptografía, simulación de escenarios de combate, detección de amenazas y optimización de estrategias de defensa.
Debido a su complejidad, el costo de un superordenador puede variar significativamente dependiendo de varios factores, pero en general suelen superar los millones de dólares hasta los cientos de millones de dólares.
“Es importante tomar en cuenta factores como la potencia de cálculo, la arquitectura, la tecnología utilizada, el tamaño y la personalización requerida. (…). Los costos pueden incluir tanto el hardware como el software, así como los servicios de instalación, configuración, mantenimiento y soporte”, apunta el experto.
Algunos ejemplos de supercomputadores incluyen:
Fugaku (Japón): desarrollado por RIKEN y Fujitsu en 2020, se convirtió en el superordenador más potente del mundo según la lista TOP500. Utiliza procesadores ARM A64FX y tiene una potencia de cálculo teórica de más de 442 petaflops (cuatrillones de cálculos por segundo).
Summit (Estados Unidos): Ubicado en el Laboratorio Nacional Oak Ridge en Tennessee, es un superordenador desarrollado por IBM y NVIDIA. Utiliza procesadores IBM POWER9 y aceleradores NVIDIA Tesla V100, y tiene una potencia de cálculo teórica de más de 148 petaflops.
Sierra (Estados Unidos): ubicado en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California, es un sistema desarrollado por IBM y NVIDIA. Utiliza procesadores IBM POWER9 y aceleradores NVIDIA Tesla V100, y tiene una potencia de cálculo teórica de más de 94 petaflops.
Sunway TaihuLight (China): ubicado en el Centro Nacional de Supercomputación de Wuxi, utiliza procesadores Sunway SW26010 y tiene una potencia de cálculo teórica de más de 93 petaflops. Fue uno de los superordenadores más potentes del mundo.
Según los investigadores, Deepsouth será capaz de emular redes de neuronas activas a la velocidad de 228 billones de operaciones sinápticas por segundo, lo que la pone a la par con la velocidad estimada a la que el cerebro humano completa sus operaciones.
“Esta plataforma mejorará nuestra comprensión del cerebro y desarrollará aplicaciones informáticas a escala cerebral en diversos campos, incluidas aplicaciones de detección, biomédica, robótica, espacio e inteligencia artificial a gran escala”, indican en un comunicado de prensa.