Un dels Supercomputadors més ràpids a Barcelona

Un dels Supercomputadors més ràpids a Barcelona

2018-07-30T17:41:30+00:00

Avui estrenem blog de BonapaTech i quina millor manera que fent-ho parlant del Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) arrel de les visites que vam tenir la sort de fer recentment en un parell d’ocasions a la Universitat Politènica de Catalunya (UPC), Campus Nord de Barcelona.

Abans de parlar del que vam saber amb les visites, parlem una mica de la història de la Supercomputació, la qual va arrencar als anys 1960 amb el supercomputador Atlas a la Universitat de Manchester, dissenyat per Seymour Roger Cray (1925–1996), on per primer cop es pensava la programació paral·lela per tal d’aconseguir un millor rendiment de càlculs. Sense aquesta forma de programar, un Supercomputador no té sentit i seria tant lent com qualsevol ordinador. La idea d’aquest tipus de programació és crear codis que puguin realitzar càlculs al mateix temps i no de forma seqüencial, que seria esperant a que un càlcul acabés darrera l’altre. D’aquesta manera, la feina es pot repartir entre les diferents unitats de computació (CPU’s) que tingui una màquina o varies màquines. Afegir, a més, que en l’evolució dels Supercomputadors hi entra en joc la llei de Moore, que s’aplica a la historia de tots els ordinadors i que diu el següent: “Aproximadament cada dos anys, el nombre de transistors per unitat de superfície que hi ha en un circuit integrat es duplica”. Això traduït vol dir que cada cop hi ha més capacitat en menys espai. I això ho veurem en la història del Mare Nostrum, nom del Supercomputador situat a Barcelona, que rep el nom romà de la mar Mediterrània.

El Supercomputador pertany al Govern de l’Estat Espanyol (51%), a la Generalitat (37%) i a l’UPC (12%), on els dos primers aporten actualment una quantitat de 6 milions d’euros. En ser el principal el Govern de l’Estat Espanyol, el lògic és que hagués estat a Madrid, quan el 2004, IBM el va vendre a l’Estat a preu de cost, amb una idea innovadora: el material -com son ara els microprocessadors- del que estava fet era del mateix material dels ordinadors més potents que es podrien comprar qualsevol tenda d’informàtica. IBM va demanar que l’ordinador es poses a la UPC, perquè des de 1974 s’hi trobava fent de professor en Mateo Varelo, qui tenia un gran coneixement i havia fet molta contribució a la programació paral·lela.

Mateo Varelo (Alfamén, Província de Saragossa, 1952) és Enginyer en Telecomunicació per la Universitat Politècnica de Madrid (UPM) al 1974 i Doctor en Telecomunicacions per la UPC al 1980, actualment encara és professor i investigador en Arquitectura de Computadors de la UPC i director del BSC.

Tornant al Supercomputador, sabem-ne detalls. La màquina està al servei gratuït pels investigadors públics. Pel sector privat, no, però amb el preu negociable, i si es detecta un benefici social, es pot arribar a tractar com si fos públic. Dins del llistat dels 500 Supercomputadors més ràpids del món, actualitzat a data d’avui, el Mare Nostrum està en la posició 41. En la número 1, està sempre la Xina, que si sumem la velocitat més rapida dels 4 següents a la llista, encara no se l’atrapa. Tot i així, s’ha de tenir en compte que els EEUU tenen 250 ordinadors d’aquests 500 primers. No obstant, en el passat i el futur, el Mare Nostrum ha estat i estarà altra cop en els 10 primers. Es va començar el 2004, situant-se a la posició 4. I la idea era, seguint la llei de Moore, cada 2 anys renovar maquina. El 2006, va estar a la 5. Arriba la crisis, retallades, i la última actualització no es va fer fins el 2013. Respecte a la velocitat, hi ha una anècdota simpàtica. Si entrem a visitar el Supercomputador, veurem que està situat al mig del que havia estat un església en el passat. De fet, quan es fa la visita, sempre s’engega una banda sonora amb cants gregorians per tal de donar-hi aquest ambient. Doncs bé, una revista va arribar a dir el següent:

 “It’s not the most powerful supercomputer in the world, but is the most beautiful” (Fortune, setembre 2006) (“No és el Supercomputador més potent del món, però sí el més bonic.“)

IMG_1641_2

De totes maneres, no ser el més ràpid sempre no és un problema, per que sempre hi ha algun supercomputador a Europa que està entre els 10 primers del món. Això assegura que tots els investigadors europeus puguin usar-ne un. Ara és Alemanya, després serà França. Després Itàlia. I la previsió és que el de Barcelona ho serà per d’aquí a 2 anys. Per altra banda, a l’Estat Espanyol, a finals del 2006 es va crear una altra xarxa, aprofitant el computador del 2004 –llavors numero 11- que estava essent substituït, es van reutilitzar les peces per enviar el 50% a Madrid i la resta a 5 punts diferents d’Espanya, creant la Red Española de Supercomputadores (RES).

Curiositats tecnològiques d’aquest ordinador en que hi treballen més de 300 investigadors de forma fixe són moltes. Una és el seu sistema de refrigeració per aigua on permet que no hagi zones calentes dins de l’emplaçament de l’ordinador, cosa que passaria amb un aire acondicionat normal. Una altra és en qüestió de contingència energètica, els 36 armaris on es troben les CPUs no tenen acumuladors (Sais) de corrent en cas de fallada de subministrament, perquè significaria tenir una altra sala igual o més gran per tenir-los. Només tenen sais per alguns ordinadors d’usuari i pels discs durs relacionats amb les CPU’s, així es pot fer una parada ordenada dels discs, fent més fàcil l’arrencada al no tenir errors aquests. I per últim, tot està connectat, tot amb tot. Xarxa complerta. El cablejat està per sota el terra, per millor comoditat en el manteniment. 100 km de cablejat. Xifra impressionant? La més impressionant es la xifra de la factura de la llum en un any: 1,4 milions d’euros! Sempre està en marxa!

IMG_1636_2

Però, per a què serveix un ordinador així? Doncs per al que s’anomena la tercera pota de la ciència, després de la teòrica i l’experimental: la simulació. Quan cal fer simulació? En molts casos, com ara: per si és èticament incorrecte fer-lo real; per ser massa car; perquè sigui massa perillós; perquè sigui il·legal o, simplement, sigui impossible de realitzar. I en aquest sentit, es poden fer des de simulacions de perforacions sota el mar -que costen milions- per afinar més on fer-les, fins simular dissenys de cotxes, vaixells o avions, per exemple, com afecta l’impacte d’un ocell en un motor d’avió. Fins i tot, el disseny de la tassa de un wàter. O encara més: simular tendències de la societat sobre alguna situació política, social, etc… preveure pandèmies o l’efecte de les cendres d’un volcà per tal d’enlairar un avió. Però la part més interessant és la científica i/o social, la qual recau directament en el benefici de la humanitat, com estudiar el cor humà i el seu funcionament. Recentment, ha sortit la noticia d’una aplicació que corre en el Mare Nostrum que es diu SMUFIN, la qual permet en 5-10 hores detectar el genoma d’un tumor de càncer quan abans trigava una setmana.

Com deia Sir Humphry Davy:

“Nothing tends so much to the advancement of knowledge as the application of a new instrument.” (“Res aporta tant a l’avanç del coneixement com l’aplicació d’un nou instrument.”)

Però la ciència arriba a un límit de la velocitat de processadors, això fa que la solució sigui que hi hagi més cores amb més CPUS, i tenir millor programació en paral·lel. Això es pot veure en el museu, on estan les versions anteriors del Marenostrum i altres supercomputadors. Curiositats son per exemple una memòria de 128 megues del 1991 i la seva mida dins a una màquina Convex 3400, un supercomputador de la època. Prova de la Llei de Moore. La màquina tenia 8 plaques de memòria, per tant un giga. La actual suma 100,8 terabites (1 terabite son 1000 gigues). La velocitat de la Convex podia arribar a 2 gigaflops, la actual és de 1,1 petaflops (un petaflop és un milió de gigaflops).

Què s’espera en el futur dels supercomputadors si ja comencen a haver aquests límits? Doncs fa no gaire a l’UPC, va haver un congrés de mecànica quàntica. Segons els mateixos convocants, amb humor, es deia que estava ple de Sheldons –el personatge de la sèrie televisiva The Big Bang Theory-. En aquest congrés es parlava de la proposta de tecnologia de canvi radical en el funcionament dels ordinadors amb mecànica quàntica, que sense estendre’ns massa, deixarien d’existir els clàssics 1’s i 0’s, els bits, per entrar a un altre nivell de més estats que dos, que s’anomenen qubits. De moment sembla que s’ha aconseguit que una màquina que ocupa tant espai com el supercomputador que hem visitat faci només una operació: sumar 2 números. Tot torna a començar però el futur de la supercomputació pot no tenir límits, i el més important, fent-ne un bon us, pot ser molt útil per la humanitat: Imaginem un ordinador tant ràpid com per poder preveure el temps amb exactitud –ara quan es finalitza un càlcul meteorològic, ja han passat molts dies del dia que es volia preveure- i així evitar desastres com huracans o tsunamis a temps. I això només és un exemple, com es sol dir, el cel és el límit!

This website uses cookies and third party services. Ok