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MareNostrum 5: Supercomputación europea con 314.000 billones de cálculos por segundo

MareNostrum 5: Supercomputación europea con 314.000 billones de cálculos por segundo

  • Ubicado en el Barcelona Supercomputing Center, destaca en el contexto europeo con su capacidad de 314 petaflops, impulsando la investigación en inteligencia artificial, biomedicina y cambio climático.
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El avance tecnológico ha alcanzado un nuevo pináculo con la llegada del 5, el  supercomputador más reciente del Barcelona Supercomputing Center–Centro Nacional de (BSC-CNS) . Bajo la iniciativa European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU), este titán de la computación posee una capacidad asombrosa de 314 petaflops, equivalentes a 314.000 billones de cálculos por segundo, marcando un antes y un después en la historia de la supercomputación europea.

En el barrio barcelonés de Pedralbes, en la plaza Eusebi Güell, en un entorno privilegiado y tranquilo, visito el BSC, donde tuve la oportunidad de admirar tanto el MareNostrum 4 como su sucesor, el MareNostrum 5. Guiado por el coordinador de comunicación José Luis Cánovas Zafra, tuvimos la suerte de saludar al director del centro, Mateo Valero, y ser atendidos por el director de Operaciones y CIO Santi Girona y la directora de la Unidad de Tecnologías del Lenguaje Marta Villegas. Algoritmo Transparente se sumerge esta semana en una de las herramientas más poderosas y avanzadas para la investigación científica.

Un hito tecnológico en el corazón de Barcelona

Durante la visita al BSC, Santi Girona nos explicó que el MareNostrum 5 está dividido en dos particiones para maximizar su versatilidad y rendimiento. Esta estructura dual permite que el supercomputador maneje una amplia variedad de tareas de manera eficiente. La partición de propósito general (CPU) permite ejecutar múltiples tareas simultáneamente, lo que la hace ideal para resolver problemas científicos complejos que requieren una gran capacidad de procesamiento. En contraste, la partición acelerada (GPU) está optimizada para tareas específicas como la Inteligencia Artificial y la simulación numérica. Esta partición utiliza chips de última generación que superan la potencia del MareNostrum 1, que en su momento ocupaba toda la capilla de Torre Girona.

El MareNostrum 5 no es simplemente un prodigio técnico por su capacidad de cálculo, sino que su arquitectura heterogénea representa un avance significativo. Esta combinación única de una partición de propósito general (CPU) y una partición acelerada (GPU) lo sitúa en una posición de liderazgo global. La primera, con la arquitectura x86 de Intel, alcanza los 45,4 petaflops, mientras que la segunda, equipada con tecnología NVIDIA Hopper, llega a los 260 petaflops. Esto coloca a ambas particiones entre los 20 supercomputadores más potentes del mundo, un logro que convierte al BSC en el único centro europeo con dos entradas en el Top20 del ranking LINPACK.

Aplicaciones científicas de vanguardia

Las capacidades del MareNostrum 5 son tan amplias como diversas. Marta Villegas, líder del proyecto en Procesamiento del Lenguaje Natural, destaca en nuestra conversación cómo este supercomputador puede entrenar modelos de lenguaje masivos, con centenares de miles de millones de parámetros. «Lo ideal es que podamos hablar con las máquinas en nuestras lenguas maternas», comenta Villegas, subrayando la relevancia de entrenar modelos de lenguaje masivos que puedan manejar grandes volúmenes de datos en diferentes idiomas.

Santi Girona, director de operaciones del BSC, nos ofrece una visión amplia de las capacidades del MareNostrum 5. En particular, destaca su papel crucial en el proyecto Destination Earth de la Unión Europea. «Podremos crear una réplica virtual completa del planeta Tierra para predecir los efectos del cambio climático con una precisión sin precedentes», señala Girona, destacando la importancia de esta herramienta en la lucha contra los desafíos medioambientales globales.

Transformando la investigación médica

Además de su impacto en el estudio del cambio climático y el procesamiento del lenguaje natural, el MareNostrum 5 está preparado para revolucionar la investigación médica. La capacidad de diseñar nuevos fármacos, desarrollar vacunas y simular la propagación de virus se verá enormemente potenciada. Los científicos podrán abordar problemas complejos de biomedicina con una precisión y rapidez sin precedentes, lo que abrirá nuevas posibilidades en el campo de la salud.

El MareNostrum 5 también promete avances significativos en la ciencia de materiales y la ingeniería. La simulación y optimización del diseño de aviones, por ejemplo, será mucho más eficiente, contribuyendo a una aviación más segura, limpia y eficiente. Asimismo, la simulación de procesos para generar nuevas formas de energía, como la fusión nuclear, se beneficiará enormemente de esta capacidad computacional.

Integración con la computación cuántica

Otro aspecto destacable del MareNostrum 5 es su futura integración con dos de los primeros ordenadores cuánticos en el sur de Europa. Uno de estos ordenadores será parte de la iniciativa Quantum Spain, impulsada por el Ministerio de Transformación Digital a través de la Secretaría de Estado de Digitalización e Inteligencia Artificial (SEDIA). El otro será uno de los primeros ordenadores cuánticos europeos, seleccionado por la EuroHPC JU. Esta integración marcará un avance significativo en la capacidad de resolver problemas complejos, abriendo nuevas fronteras en la investigación científica.

Antes incluso de su puesta en marcha, el MareNostrum 5 ha sido reconocido como el máximo logro del 2023 en el ámbito de la supercomputación por la revista especializada HPCWire. Este reconocimiento destaca la manera en que el MareNostrum 5 combina la supercomputación tradicional con la inteligencia artificial para impulsar descubrimientos y ampliar nuevas fronteras de la ciencia.

Las aplicaciones del MareNostrum 5 van más allá de la investigación académica. También está destinado a colaborar con empresas bajo condiciones especiales, fomentando una sinergia entre la ciencia y la industria. Su enorme capacidad de almacenamiento, con 650 petabytes, y su red de interconexión InfiniBand NDR200 permiten una cooperación eficiente entre sus más de 8.000 nodos. Esto lo convierte en una herramienta inigualable para la ciencia de materiales, la ingeniería, la medicina y muchas otras áreas.

Una infraestructura impresionante

El supercomputador MareNostrum 5 ocupa una superficie de aproximadamente 800 metros cuadrados, similar al espacio que ocupan tres pistas de tenis en paralelo. El espacio de más de seis metros de altura cuenta con un falso suelo de 120 centímetros para la electricidad y la refrigeración, un sistema de detección y extinción de incendios y un sistema de climatización avanzado. Los servicios necesarios para su funcionamiento, como la refrigeración y los transformadores eléctricos, ocupan casi el triple de espacio comparado con su predecesor, el MareNostrum 4.

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El sistema de almacenamiento del MareNostrum 5 podría albergar 1.280 copias de todos los libros catalogados a lo largo de la historia, una indicación clara de su capacidad monumental. Los cables de cobre y de fibra óptica tienen una longitud total de 160 kilómetros, suficiente para llegar desde Barcelona hasta Fraga o Perpinyà si se colocaran en línea recta.

La integración de MareNostrum 5 con los ordenadores cuánticos es un avance significativo en la capacidad de resolver problemas científicos complejos. Esta iniciativa, que incluye el primer ordenador cuántico de la Red Española de Supercomputación y uno de los primeros europeos, posicionará al BSC como un pionero en la computación cuántica. La computación cuántica, con su capacidad para realizar cálculos mucho más rápidamente que los ordenadores tradicionales, abrirá nuevas posibilidades para la investigación en diversos campos, desde la física teórica hasta la criptografía.

La construcción del MareNostrum 5 también se ha realizado teniendo en cuenta la educación y la difusión científica. Se espera que alrededor de 20.000 personas visiten el supercomputador cada año. Estas visitas buscan fomentar las carreras científicas, especialmente entre las niñas, a través del programa ‘Somos Investigadoras'. Este programa tiene como objetivo inspirar a las jóvenes a seguir carreras en ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM), contribuyendo a cerrar la brecha de género en estos campos.

Datos curiosos y relevantes

Para poner en perspectiva la magnitud del MareNostrum 5, aquí hay algunos datos fascinantes:

Potencia de computación: MareNostrum 5 tiene una capacidad de cálculo máxima de 314 petaflops, equivalente a más de 380.000 ordenadores portátiles de gama media-alta.
Comparación con antecesores: MareNostrum 5 es 23 veces más potente que su predecesor MareNostrum 4, y cerca de 10.000 veces más potente que el primero de la saga, MareNostrum 1.
Rendimiento de particiones: La partición de propósito general de MareNostrum 5 es la más grande del mundo basada en la conocida arquitectura computacional x86, con un rendimiento pico de 45,4 petaflops. La partición acelerada, la tercera más potente de Europa y octava del mundo, cuenta con un rendimiento pico de 260 petaflops.
Comparación con MareNostrum 1: La partición acelerada de MareNostrum 5 dispone de 4.480 chips de última generación NVIDIA Hopper100. Cada uno de ellos, de unos 8 cm², supera la potencia que todo el MareNostrum 1 instalado en 2004, que ocupaba toda la capilla de Torre Girona y fue el cuarto más potente del mundo.
Eficiencia: Los cálculos que MareNostrum 5 hace en una hora, a un portátil de gama media-alta le llevarían 46 años.
Infraestructura: El supercomputador ocupa una superficie de unos 800 m², similar al espacio que ocupan tres pistas de tenis en paralelo. El espacio cuenta con un falso suelo de 120 cm para la electricidad y la refrigeración, sistema de detección y extinción de incendios, y sistema de climatización avanzado.
Longitud de cables: Los cables de cobre y de fibra óptica de MareNostrum 5 tienen una longitud total de 160 km. Colocados en línea recta podrían llegar desde Barcelona hasta Fraga o Perpinyà.
Almacenamiento: MareNostrum 5 está organizado en más de 180 racks que contienen bandejas con chips, tarjetas de red, memoria RAM y discos duros. El sistema de almacenamiento podría albergar 1.280 copias de todos los libros catalogados a lo largo de la historia.

El MareNostrum 5, con su impresionante capacidad y diseño avanzado, representa un faro de innovación en el mundo de la supercomputación. Como sostiene Santi Girona, «en cinco años, la máquina se merecerá ser sustituida», lo que subraya la rápida evolución en este campo y la constante necesidad de superarse a sí misma. En nuestra visita al BSC, pudimos apreciar de cerca el esfuerzo, la pasión y el compromiso de un equipo dedicado a empujar los límites de la ciencia y la tecnología. MareNostrum 5 no solo es una maravilla técnica, sino también un símbolo de lo que podemos lograr cuando la innovación se pone al servicio del conocimiento y el progreso humano.

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