Superordenadores y ordenadores cuánticos: dos de nuestras mejores bazas en la línea de defensa frente a la emergencia climática

El superordenador que podéis ver en la fotografía de portada de este artículo es Summit. Actualmente es, gracias a su capacidad de cálculo de 200 petaFLOPS, el más potente del mundo. Esta máquina fue diseñada por IBM para el OAK Ridge National Laboratory, un laboratorio especializado en aplicaciones de ciencia y tecnología administrado por el Departamento de energía de Estados Unidos. Nada de esto es nuevo, pero lo que ha colocado a este y otros superordenadores en el centro de atención es su capacidad de ayudarnos a lidiar con la emergencia climática que se está debatiendo en la cumbre que se está celebrando en Madrid.

De hecho, los superordenadores y los ordenadores cuánticos son dos de las bazas más sólidas con las que contamos a la hora de elaborar estrategias que nos ayuden a paliar de una forma eficaz el impacto que los gases de efecto invernadero están teniendo en el calentamiento global. Para encontrar soluciones eficientes a un problema de tanta envergadura es imprescindible tener un conocimiento profundo de los mecanismos que están actuando sobre el clima. Y precisamente este es uno de los retos en los que los superordenadores aspiran a marcar la diferencia.

Analizando el pasado para entender qué debemos hacer en el futuro

Durante la última década los equipos de investigación involucrados en el estudio del impacto que está teniendo el desarrollo humano en el cambio climático nos han ayudado a tener una visión amplia y certera del problema al que nos enfrentamos. En gran medida este conocimiento procede de nuestra capacidad de diseñar modelos muy complejos que son capaces de prever cómo se comportará el clima en el futuro si se mantiene o se incrementa la cantidad de gases de efecto invernadero que estamos emitiendo actualmente.

Los investigadores utilizan modelos matemáticos muy complejos que son capaces de describir con precisión cómo se comportará el clima en el futuro

Así es como los científicos saben qué sucederá con décadas de anticipación si no tomamos medidas. El problema es que el diseño de los modelos climáticos que necesitamos para llevar a cabo estas simulaciones con toda la precisión posible es muy complejo. Su punto de partida no es otro que el comportamiento del clima durante las últimas décadas, por lo que la única forma de conocer qué sucederá en el futuro pasa por analizar minuciosamente cómo ha evolucionado en el pasado. Aquí es, precisamente, donde entran en juego los superordenadores.

La desertificación progresiva es uno de los problemas más acuciantes derivados del calentamiento global paulatino que está experimentando nuestro planeta.

Describir con precisión cómo se ha comportado el clima durante las últimas décadas no es sencillo porque interviene una enorme cantidad de variables (temperatura, precipitaciones, horas de sol, el comportamiento del suelo y los océanos, etc.). Y diseñar simulaciones a partir de esa información, tampoco. Pero esta es la única estrategia que puede ayudarnos a prever cómo evolucionará el clima en el futuro y a tomar las decisiones adecuadas para evitar que la temperatura global del planeta se incremente más allá de lo asumible por el ser humano sin repercusiones graves.

De Summit y Sierra al superordenador «extremeño»

En el contexto que estamos describiendo los superordenadores nos ofrecen la capacidad de cálculo y de almacenamiento de datos que los científicos necesitan para procesar toda esa información y diseñar los modelos que nos permiten prever el comportamiento del clima. No obstante, afortunadamente no es imprescindible que tengamos una infinidad de máquinas como Summit o Sierra, que son dos de los superordenadores más potentes del mundo actualmente, para obtener resultados en esta cruzada. Otras máquinas más «modestas», como el superordenador que IBM va a construir en Extremadura para la Fundación de computación y tecnologías avanzadas, también pueden marcar la diferencia.

En Xataka

Los grandes retos que plantea la Computación cuántica, explicados por uno de los principales investigadores españoles

Curiosamente, este equipo replica a pequeña escala la arquitectura del superordenador Summit, y la organización que lo va a administrar ya ha comunicado que lo pondrá a disposición, entre otros proyectos, de los investigadores que están estudiando las consecuencias del cambio climático. Hasta ahora hemos hablado de los superordenadores, pero los ordenadores cuánticos también son una baza muy interesante con la que contamos. Al fin y al cabo uno de sus propósitos es ayudarnos a evaluar cálculos muy complejos que ni siquiera los superordenadores son capaces de resolver en un plazo de tiempo asumible.

El superordenador que la Fundación de computación y tecnologías avanzadas tendrá en Extremadura replica a pequeña escala la arquitectura de Summit

El reto que nos plantea la computación cuántica en este ámbito no deriva únicamente de la necesidad de disponer de cúbits de la máxima calidad posible y de un método de corrección de errores eficaz; también es crucial desarrollar los algoritmos cuánticos que necesitamos para diseñar los modelos climáticos que pueden ayudarnos a tomar las decisiones adecuadas para frenar la emergencia climática. Queda mucho trabajo por hacer, pero, sin duda, los superordenadores jugarán un rol clave a corto y medio plazo en esta batalla. Y quizá los ordenadores cuánticos lo hagan a largo plazo.

Imagen de portada | Carlos Jones/ORNL