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Ciencia y Tecnología
Supercomputadora petaflop
Por ZHOU CHANG

Cronología del desarrollo de la supercomputadora petaflop.

En noviembre de 2009, la Conferencia Internacional de Supercomputación (ISC, Internacional Supercomputing Conference) publicó la lista de las 500 supercomputadoras más avanzadas del mundo, en la que el superordenador chino “Tianhe-I” (“Vía Láctea Número Uno”), capaz de alcanzar teóricamente 1,206 petaflops (mil billones de cálculos por segundo), y en la práctica 563,1 teraflops (563 billones de cálculos por segundo), ocupa el quinto puesto del mundo y el primero en Asia. Ese reconocimiento supone el mejor éxito en la historia de la computación de China.

El rendimiento de 1,206 petaflops por segundo significa que los cálculos que realiza el “Tianhe-I” en un día nos tomaría 160 años hacerlo en una computadora personal con un CPU (unidad de procesamiento central) de Intel de doble procesador a 2,5 GHz cada uno. Y su capacidad de almacenamiento es cuatro veces la de una biblioteca nacional que conserve 27 millones de libros.

“Tianhe-I”

Una supercomputadora es construida con miles o más CPUs, y es capaz de hacer cálculos complicados a gran escala que no son alcanzables para los ordenadores ordinarios. Esta es la computadora más capaz, rápida y de mayor capacidad de almacenamiento.

En el proceso de desarrollo de la velocidad de cálculo, la de petaflop es el cuello de botella de este tipo de computadora. En los años de 90 del siglo pasado, EE.UU. ya había planteado la meta de investigar y elaborar la supercomputadora petaflop, pero no concretó el proyecto hasta el 2007. La primera en las 500 más avanzadas es la supercomputadora estadounidense “Jaguar”, con una potencia real de 1,759 petaflops por segundo (con una capacidad máxima teórica de 2,331 petaflops).

En octubre de 2009, nació la supercomputadora petaflop “Tianhe-I”, convirtiendo a China en el segundo país del mundo, después de EE.UU., capaz de desarrollar la supercomputadora petaflop. La máquina, fruto de la cooperación de la Nueva Zona Binhai de Tianjin y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Defensa Nacional, costó alrededor de 600 millones de yuanes.

En comparación con otras supercomputadoras petaflops del mundo, la característica tecnológica más destacada de “Tianhe-I” es la combinación de CPU y GPU (unidad de procesamiento gráfico). Esta última se utiliza para procesar gráficos y vídeos y algunas personas creen que teóricamente la GPU puede ser utilizada para hacer cálculos. En la práctica, la GPU sólo despliega el 20% de su capacidad computacional, pero la “Tianhe-I” eleva ese rendimiento hasta el 70%, lo que alienta mucho a los fabricantes extranjeros de esta unidad, quienes incluso pidieron cooperar con el personal técnico de la supercomputadora china en los trabajos de investigación.

Para Zhou Xingming, miembro de la Academia de Ciencias de China, las operaciones convencionales de “Tianhe-I”, tales como la interfaz de usuario, los menús y el ratón, simplifican el uso de la máquina. Al mismo tiempo, como un superordenador que se corresponde con las normas internacionales, la “Tianhe-I” puede ejecutar una gran variedad de programas de diferentes sectores, sin problema de compatibilidad.

Además, esta máquina ha realizado el aislamiento de los datos e informaciones de trabajo de diferentes usuarios. Es decir, a pesar de que los usuarios comparten la capacidad computacional de la supercomputadora, cada uno sólo puede acceder a sus propios datos y ni siquiera el administrador puede alcanzarlos.

Antes de finales de 2010, esta enorme máquina, que consta de 103 cabinas, ocupa casi 1.000 metros cuadrados y pesa en total 155 toneladas, será instalada en la Nueva Zona Binhai de Tianjin. El sistema, como motor principal del Centro Nacional de Supercomputación en Tianjin, será utilizado en el procesamiento de datos para la exploración petrolera, investigación biofarmacéutica, desarrollo de equipos aeroespaciales y servicios de super computo para los usuarios nacionales y extranjeros.

De 100 millones de veces al petaflop

El proceso de investigación y desarrollo independiente de la supercomputadora de China, es un despegue de 100 millones de veces al petaflop. En 1983, la “Yinhe-I” (Galaxia Uno), desarrollada por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Defensa Nacional, convirtió a China en el tercer país en condiciones de elaborar supercomputadoras capaces de hacer 100 millones de operaciones por segundo, algo sólo logrado hasta entonces por EE.UU. y Japón. Las articulaciones compactas detrás de cada tarjeta de circuitos fueron soldadas a mano, una por una, las decenas de miles de cables de conexiones en cada cabina también fueron conectados manualmente y, por si acaso, cada juntura fue sometida muchas veces a comprobación.

A raíz de la “Yinhe-I”, la “Shuguang 4000A” (Aurora), del 2004, entró históricamente en la lista de las primeras diez supercomputadoras mundiales de aquel año. En junio de 2008, la “Shuguang 5000A” fue incluida otra vez en la lista de las primeras 10 del mundo y el diario estadounidense The New York Times publicó un comentario, en el que declaró que este ordenador situó a China en el “primer campamento” de superordenadores del mundo.

El círculo internacional de computación sostiene que la ascensión de 100 billones a un petaflop es un salto cualitativo, y es inalcanzable ampliando simplemente la magnitud, sino que obliga a cambiar la estructura del sistema. De manera que la “Tianhe-I” supone un salto en la innovación tecnológica.

En 2005 empezó la investigación preliminar de esta máquina y en 2008 comenzó a desarrollarse el proyecto. El equipo de investigación y desarrollo cuenta con más de 200 personas, la mayoría de ellas son doctores, con una edad promedio de los miembros claves de 36 años.

Li Nan, director de la Oficina del proyecto de “Tianhe-I”, declaró que a lo largo de esos cuatro años, los miembros del equipo no disfrutaron siquiera de un fin de semana completo libre ni de días festivos. Ellos trabajaban en tres turnos al día y la sala de máquinas siempre estaba iluminada. En la fiesta por el Día Nacional de 2009, de ocho días feriados, sólo descansaron un día para ver el desfile, en busca de aliento.

De acuerdo con la lista de las primeras 500 supercomputadoras mundiales, publicada en noviembre de 2009, las de EE.UU. abarcaron 277 escaños, Europa 153 y China, sólo 21. Al respecto Li Nan afirmó que aunque nuestro país ha logrado algunos éxitos, hay una gran brecha y hace falta esforzarse más para acortar la distancia con el nivel más avanzado.

Hasta la fecha, incluida la “Tianhe-I”, las supercomputadoras de China todavía no han utilizado CPU de tecnología nacional. Según se ha informado, en 2010 saldrá a la luz la “Shuguang 6000”, supercomputadora petaflop de propiedad intelectual completamente china. Su fabricante, la Cía Ltda. de Industria Informática Shuguang (Aurora), ha asegurado que la máquina adoptará por primera vez el procesador “Dragon Chip”, de fabricación nacional.

Supercomputadoras y nuestra vida

¿A qué distancia está la supercomputadora de nuestra vida? Tal vez a la vista pública, parezca que sólo pertenece al ámbito de la investigación científica, pero de hecho, afecta cada aspecto de nuestra vida, pues garantiza decenas de millones o incluso cientos de millones de solicitudes de acceso a Internet por segundo, prestando a los usuarios informaciones y servicios. Por ejemplo, una supercomputadora que ejecuta el programa del servidor del juego en línea “World of Warcraft”, permite el acceso simultáneo de más de 400.000 jugadores.

El superordenador contribuye mucho también a la industria biofarmacéutica. Para inventar un nuevo medicamento, el proceso desde la investigación de compuestos hasta los ensayos clínicos toma generalmente 10 ó 15 años. Con la supercomputadora, los científicos pueden seleccionar componentes eficaces en cientos de miles o incluso millones de compuestos químicos en un período relativamente corto, lo que en buena medida reduce el ciclo de desarrollo de fármacos y crea más posibilidades para superar el cáncer y otras enfermedades crónicas.

Las actividades de mucha inmediatez, como el negocio de valores, requieren un sistema de gran velocidad de procesamiento. En el mercado bursátil, un retraso de 0,01 segundos podría dar lugar a grandes cambios en los ingresos. Actualmente el volumen de operaciones al día en la bolsa de valores en el ámbito mundial llega a más de 400.000 millones de dólares estadounidenses, y un promedio de 18 millones de dólares cambian de propietario cada segundo. Por lo tanto, la supercomputadora de más alto rendimiento es más conveniente para este tipo de labor de alta inmediatez y cálculos fabulosos.

El profesor Dou Wenhua, de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Defensa Nacional, señaló que la técnica más moderna de semiconductores puede sostener los superordenadores de nivel actual, y en el futuro, cuando la técnica de semiconductores no alcance, adoptaremos la nanotecnología electrónica, y luego probablemente surgirá la tecnología de computación cuántica. Hasta entonces, todos podrán tener una supercomputadora de pequeño tamaño.

China. Org. cn Agencia Noticiera Xinhua Diario del Pueblo Radio Internacional de China CCTV
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