Una supercomputadora más rápida que 50 millones de "laptops"

(CNN) — Una nueva era en la computación que verá a máquinas que funcionan 1.000 veces más rápido que la supercomputadora más poderosa de hoy está casi sobre nosotros.

Para el final de la década, se predice que las computadoras exaFLOP llegarán en línea anunciando un nuevo capítulo en el descubrimiento científico.

Estados Unidos, China, Japón, la Unión Europea y Rusia están invirtiendo millones de dólares en la investigación de supercomputadoras. En febrero, la UE anunció que estaba duplicando la inversión en la investigación a 1.2 miles de millones de euros (1.600 millones de dólares).

¿Qué es una exaFLOP?

Los científicos de la computación midieron el rendimiento en FLOPS, un acrónimo en inglés para Operaciones de coma flotante por segundo, mientras que “exa” es un prefijo métrico que hacer referencia a un trillón (10^18, o un uno con 18 ceros a la derecha). Una computadora exaescala puede desempeñar aproximadamente las mismas operaciones por segundo que desempeñan 50 millones de laptops.

“Es la siguiente frontera para la computación de alto rendimiento”, dice Dimitrios Nikrolopoulos, profesor en la Escuela de Electrónica en la Universidad Queens de Belfast, en el Reino Unido.

¿Qué tan rápidas son las supercomputadoras de hoy en día?

En la actualidad, las supercomputadoras más rápidas operan en un nivel petaFLOP, dice Nikolopoulos, desempeñando operaciones en exceso de un cuatrillón (o un millón de mil millones) por segundo.

La primera computadora en romper la barrera del petaFLOP fue la Roadrunner de IBM en 2008. Pero su reinado como la computadora más rápida del mundo no duró mucho, con la Cray Jaguar instalada en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Estados Unidos, volviéndose la más rápida con un rendimiento de 1,75 petaFLOPS en 2009.

Hoy en día, la corona la tiene la Computadora K de Japón desarrollada por Fujitsu, de acuerdo con TOP500, un proyecto que rastrea las tendencias de alto rendimiento en computación.

La máquina, instalada en el Instituto Avanzado de Ciencias Computacionales RIKEN, en Kobe, Japón, actualmente opera a más de 10 petaFLOPS y es tres veces más rápida que su rival, la computadora NUDT YH MPP de China (2,57 petaflops).

¿Cuán grandes son?

"El tipo de espacio que necesitas es similar a la de un campo de futbol. Estás hablando de muchos, muchos carriles de racks de computadora y miles de procesadores”, dice Nikolopoulos.

La Computadora K contiene unos 88.128 procesadores de computadoras alucinantes y está hecha de 864 gabinetes del tamaño de un refrigerador.

Físicamente, la computadora de exaescala no será más grande, dice Nikolopoulos, e incluso podría ser más pequeña. Pero la cantidad de procesadores aumentará substancialmente entre un millón y 100 millones.

¿Cuáles son los retos de alcanzar la exaescala?

Nikolopoulos duce que “las fronteras severas de la tecnología” permanecerán, siendo la más importante la energía. “El consumo de energía de las supercomputadoras en general no es sustentable”, dice.

“Las proyecciones actuales sugieren que el consumo de energía de las computadoras exaescala será de 100 megawatts. Es imposible construir una instalación adecuada y tener suficiente energía”.

Históricamente, un procesador de computadora ha usado la mayor cantidad de energía (cerca del 40-50% del total), dice Nikolopoulos, pero la memoria se está poniendo al día.

“El cambio de materiales y la arquitectura de los procesadores y memorias son críticas para el éxito de la exascala”, dice.

“Estamos comenzando a entender los retos de la exascala en términos de hardware, software y aplicaciones. Estamos en una etapa donde podemos hacer proyecciones mentales y establecer direcciones para la investigación”.

¿Qué beneficios traería la computación a exascala?

Permitiría el descubrimiento en muchas áreas de la ciencia, dice Nikolopoulos. “La ingeniería aeroespacial, astrofísica, biología, modelización del clima y la seguridad nacional tienen aplicaciones con requisitos extremos de computación”, dijo Nikolopoulos.

Bill Cabbage, oficial de información pública en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, dice que la exaescala intentará hacer frente a los desafíos serios del abastecimiento de energía y la sustentabilidad.

“Estos son problemas muy difíciles y necesitarán el desarrollo de tecnologías orientadas al futuro para hacer frente a estos, dijo Cabbage.

“Estamos trayendo todos nuestros recursos para enfrentar estos problemas”, añadió.

Las ciencias sociales también podrían beneficiarse, dice Nikolopoulos.

“Más y más personas están interesada en entender el comportamiento de las sociedades como un todo. Esto requiere simulaciones; cómo interactúan, se comunican, y mueven las personas. Eso requerirá computación a exascala”, dijo.