MareNostrum 4: así es el espectacular supercomputador encerrado en una capilla

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Los supercomputadores tienen un encanto especial. Esas máquinas gigantes tanto en tamaño como en prestaciones (y precio) se aprovechan para tareas que ningún PC convencional podría acometer en tiempos asumibles, y en España tenemos una muy especial.

Se trata del Barcelona Supercomputing Center, un centro de supercomputación en el que encontramos a MareNostrum 3, un superordenador muy especial tanto por sus características como por el sitio en el que está instalada: una vieja capilla.

Potencia de cálculo asombrosa

El Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS) da servicios de supercomputación a investigadores de España y de toda Europa, y entre sus aplicaciones principales están la investigación y desarrollo en informática, biología o ingeniería.

El coste de estas instalaciones es altísimo, pero su rentabilidad está asegurada: la simulación numérica y el análisis de Big Data que se realiza en este supercomputador reduce gastos a posteriori para todo el proceso de investigación, pero además "ayuda a crear conocimiento cuando los experimentos son imposibles o no tienen un coste asumible".

Los campos de aplicación de la supercomputación son muy variados: se usan en biología, zoología, genética, medicina, química, nuevos materiales, nanotecnología, física, astronomía, geología, oceanografía, paleontología o, claro está, la meteorología, un campo tradicional de la aplicación de la potencia de cálculo para las previsiones del tiempo.

Los mareantes números de un superordenador

MareNostrum 3 es el superordenador más potente de toda España, pero los nuevos proyectos en computación han hecho que en estos últimos años baje algunos puestos en la lista Top500.org, el famoso ranking de las supercomputadoras más potentes de nuestro planeta. En la última edición de la lista, de noviembre de 2016, ocupa la posición 129 con un rendimiento máximo de 925,1 Tflop/s, muy lejos (como la mayoría de superordenadores de la lista) de los 93.014,6 Tflop/s del Sunway TaihuLight, el bestial superordenador del National Supercomputing Center de Wuxi, en China.

Aprovechando la celebración del Mobile World Congress los responsables del BSC-CNS nos invitaron a dar un paseo por esas instalaciones para explicarnos todo lo que rodea a MareNostrum 3, un superordenador que ha ido actualizándose gradualmente y que está fabricado por IBM con arquitectura IDataPlex que consta de 52 racks distribuidos en un espacio de 120 metros cuadrados.

Este superordenador cuenta con 48.896 núcleos distribuidos en 6.112 chips Intel SandyBridge octa-core de 2,6 GHz en 3-056 nodos (cada uno con dos de estos procesadores). Aunque no nos dieron detalles concretos de los modelos de procesadores, todo apunta a que se trata de los Intel Xeon E5-2670, que en su última versión, la v3, tienen un coste especialmente alto: cada procesador ronda los 3.000 euros.

Estos micros están acompañados por nada menos que 100,8 Tbytes de memoria y la red de interconexión Mellanox Infiniband FDR10 y el estándar Gigabit Ethernet son claves para el trabajo conjunto de todos esos componentes. El sistema de almacenamiento cuenta con una capacidad total de 24 Petabytes.

Un apartado importante en el ámbito de la supercomputación es lógicamente el control de todo el calor que disipan estos componentes. En las instalaciones del BSC aprovechan tanto la refrigeración tradicional por aire como un sistema de refrigeración líquida para cada rack que ayuda a mantener todo el conjunto a la temperatura adecuada.

Como muchos otros superordenadores de la lista Top500, hay un dato que puede sorprender a los que desconocen este segmento pero que hace tiempo que es ya algo habitual: el MareNostrum 3 está gobernado por la distribución SuSE Linux 11 Enterprise Server SP3. Ni Windows ni macOS tienen cabida en superordenadores.

MareNostrum 4 a la vista

En el BSC-CNS ya están preparando una nueva actualización de este superordenador que dará lugar al MareNostrum 4 (PDF). Esta iteración tendrá Rpeak (potencia máxima) de 11,14 Petaflop/s, lo que supone ser 12,4 veces más rápido que el actual MareNostrum 3.

La evolución de MareNostrum deja claro cómo avanza el campo de HPC. De los 42 Tflop/s de la primera versión de 2004 pasaremos en 2017 a los 11.147 Tflop/s de MareNostrum 4.

No solo eso: gracias al uso de procesadores Intel Xeon de nueva generación y con una mayor eficiencia, ese aumento de rendimiento tendrá un impacto comedido en el consumo energético, que solo aumentará un 30%. Estas prestaciones permitirán que Marenostrum 4 se sitúe en el Top 20 a nivel mundial y en el Top 3 a nivel europeo en el segmento de la supercomputación.

En el nuevo superordenador no solo encontraremos tecnologías de supercomputación "convencionales", sino también un apartado dedicado a tres tecnologías emergentes de supercomputación que están cobrando protagonismo en Estados Unidos y Japón "para acelerar la llegada de la nueva generación de supercomputadores pre-exascala".

Así es como encontraremos un clúster con procesadores IBM POWER9 y GPUs de NVIDIA (con una potencia total de 1,5 Petaflop/s), otro con procesadores Intel Knights Landing e Intel Knights Hill (0,5 Petaflop/s), y un tercer clúster con procesadores ARMv8 de 64 bits (0,5 Petaflop/s).

Cada uno de estos clústeres se irá actualizando a medida que estas tecnologías vayan ganando popularidad y demuestren su mayor o menor validez en los campos de aplicación de MareNostrum 4. IBM construirá esta nueva versión con máquinas que integran tecnología de Lenovo, Intel y Fujitsu, y el proyecto total tiene un coste de 30 millones de euros.

Así se aprovecha un supercomputador

Esos datos mareantes cobran más sentido cuando uno entiende que la aplicación de la potencia de este supercomputador es muy diversa, y como explicaban sus responsables, hay diversos ejemplos que lo demuestran.

El estudio de la dispersión de polvo del desierto tiene muchas más implicaciones de lo que podría parecer.

Están por ejemplo las predicciones y análisis para aseguradoras o la posibilidad de descubrir información valiosa para el transporte aéreo y terrestre. Aunque parezca mentira, la predicción de la dispersión de polvo del desierto tiene muchas implicaciones, y de hecho el sistema de predicción de tormentas de polvo y arena del BSC será utilizado para mejorar la seguridad de vuelos de negocios.

También están las aplicaciones que ayudan a realizar predicción y prevención de la contaminación atmosférica. El sistema CALIOPE desarrollado por el BSC ha sido utilizado en los recientes episodios de contaminación en Madrid y Barcelona, por ejemplo.

En la rama de ciencia e ingeniería este superordenador ayudó a la empresa Repsol a encontrar petróleo en entornos geológicos muy complejos, mientras que hace poco Iberdrola colaboró con el BSC en el proyecto SEDAR para mejorar la construcción de parques eólicos con una óptima localización y producción de electricidad.

La biosimulación o simulación de órganos humanos también es crucial en ámbitos como las pruebas de medicamentos o de intervenciones quirúrgicas, mientras que la genómica (el proyecto SMUFIN detecta variaciones genómicas relacionadas con las enfermedades) y el descubrimiento de fármacos (el software PELE predice qué fármacos pueden funcionar mejor para determinados pacientes y enfermedades) tienen también un protagonismo claro en el futuro de la medicina personalizada.

La capilla de Torre Girona, un espectacular emplazamiento

Os dejamos a continuación con algunas imágenes del emplazamiento en el que se enmarca el MareNostrum IV. El recinto de la Torre Girona fue construido en 1860 y era la finca privada de veraeno del banquero Manuel Girona, que fue nombrado alcalde de Barcelona en 1876.

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La capilla de Torre Girona se construyó 80 años más tarde, pero con los años fue cambiando de uso y se acabó convirtiendo en la sede del rectorado de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), y esa capilla es la que desde hace unos años en la impresionante "casa" de MareNostrum. Os dejamos con algunas fotos de la visita que nuestra compañera Amparo Babiloni pudo realizar a estas instalaciones durante la celebración del Mobile World Congress.

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