El superordenador japonés Fugaku lidera el ‘ranking’ de los más potentes del mundo
China, por volumen, y EE UU, por calidad, mantienen su pugna por construir las computadoras más poderosas, una carrera en la que la participación española es anecdótica
El superordenador más potente del mundo se llama Fugaku, está en el Centro de Ciencia Computacional de Japón y tiene más de siete millones de núcleos. Lo acaba de determinar el nuevo ranking de Top500, hecho público este lunes, que lleva desde finales de los años ochenta elaborando la clasificación mundial de estos sistemas. Hace un cuarto de siglo, el superordenador más potente del mundo también estaba en Japón, se llamaba túnel de viento numérico -numerical wind tunnel (NWT)-, y su poético nombre no podía ser más literal: era un simulador de tests de aerodinámica desarrollado por Fujitsu para el Laboratorio Nacional Aeroespacial de Japón. Estuvo a la cabeza del Top500 desde 1993 hasta 1996. “NWT fue uno de los primeros computadores en usar una arquitectura vectorial paralela alcanzando los 100 GFLOPS con solo 140 núcleos. Aunque a nivel tecnológico hay poco parecido entre NWT y Fugaku, la máquina actual es claramente el fruto de la experiencia de Fujitsu en supercomputación unida a bajo consumo”, razona Carlos Cordero, director de tecnología de Fujitsu en España.
“Quien no computa, no compite”, asegura Mateo Valero, director del Barcelona Supercomputing Center (BSC), sede del célebre MareNostrum que mantiene un puesto en la clasificación desde 2004 y en ese tiempo ha multiplicado su potencia por 300. Las palabras de Valero retratan perfectamente la evolución que ha vivido el sector de los superordenadores durante los últimos 25 años: una constante y cambiante competición de fabricantes, países y centros de investigación. “La supercomputación, junto a la tecnología inspirada en computación cuántica, van a ser los dos caballos de batalla en tecnología en los próximos años. Fujitsu tiene un liderazgo importante en ambas tecnologías, y vista la importancia que van a tener en ayudar a resolver muchos de los importantes retos a los que se enfrente la humanidad en el próximo decenio, son dos líneas de trabajo e inversión absolutamente prioritarias”, añade Cordero.
Computar y competir no es un capricho, y menos ahora. La crisis del coronavirus ha hecho de estos sistemas un preciado recurso en la investigación de la enfermedad. El propio Valero confirma que el MareNostrum ya está contribuyendo con su poder de computación a un proyecto en el que colaboran otros países europeos. Y al otro lado del charco, Donald Trump anunció hace meses que la Casa Blanca unirá fuerzas con IBM, Amazon, Microsoft y Google para concentrar el máximo poder de computación en la búsqueda de tratamientos y vacunas: 16 sistemas que juntos alcanzan 330 petaFLOPS.
Los FLOPS -operaciones de coma flotante por segundo-, son la magnitud que retrata el altísimo rendimiento de estos equipos y uno de los bienes más preciados de cualquier ordenador que quiera competir a escala mundial. Aunque han ido surgiendo rankings más específicos, como el Green500, que toma en consideración el coste energético, entrar en el ilustre Top500 es cuestión de velocidad. “Los computadores se clasifican después de ejecutar un programa que consiste en resolver un sistema de ecuaciones lineales”, precisa a Valero. El primero en terminar será el más rápido del mundo. Los que le sigan irán ocupando los puestos siguientes en la lista, hasta llegar a medio millar de equipos.
El túnel de viento numérico alcanzó en 1995 una velocidad máxima de 0,17 teraFLOPS. La mejor marca del Fugaku supera los 415.000 TFlops y duplica los del equipo que ocupa el segundo puesto del ranking, el estadounidense Summit, que había mantenido el liderazgo durante las últimas cuatro ediciones de la clasificación, publicada cada año en noviembre y junio. “La arquitectura de Fugaku está basada en el procesador A64FX. Este procesador, diseñado por Fujitsu siguiendo la arquitectura v8-A de ARM, es hoy por hoy el procesador con mejor rendimiento por watio de energía consumida e integra además instrucciones de procesado vectorial y un conjunto de instrucciones que aceleran de forma notable los entrenamientos en inteligencia artificial”, explica Cordero.
Si Estados Unidos hubiera puesto un ordenador a la cabeza, no habría sorprendido a nadie: así lo ha hecho durante 28 de las 51 ediciones bianuales de Top500, publicadas durante los últimos 25 años. China ha conquistado la cima 11 veces y Japón, 12. La otra novedad es que el histórico líder ya no tiene el dominio absoluto en la guerra de la computación de alto rendimiento. Lo perdió por primera vez ante China en junio de 2016 y no lo ha vuelto a recuperar desde junio de 2017. Tanto es así, que según los nuevos datos, el gigante asiático concentra ahora un 45,2% de los equipos clasificados, frente al 22,8% de los estadounidenses y el lejano 5,8% de los japoneses. “Han invertido en comprar muchas máquinas para ponerlas al servicio de investigadores y empresas, y en paralelo, están desarrollando máquinas para competir con Estados Unidos y Japón”, explica Valero. El resto de los países se reparten el 26,2% restante con concentraciones muy inferiores a las de las dos superpotencias.
Evolución del número de superordenadores en el Top500
Por lo pronto, la Historia aún da la razón a Estados Unidos: casi la mitad los 25.500 superordenadores que se han hecho un hueco en el Top500 desde 1995 estaban en su territorio, mientras que China hasta el momento solo puede presumir de haber colado poco más de 2.800 equipos en las clasificaciones publicadas en noviembre y junio desde 1995 hasta junio de 2020; y eso que es el segundo país con más presencia en un podio, que completa Japón con 2.086 equipos. “Estados Unidos lo ha tenido muy claro durante muchos años. Por la seguridad de la nación, por la competitividad de las empresas, ya sabes cómo son estos chicos, y más con el que tienen ahora”, comenta el director de BSC.
Pero no acaban ahí los datos de la superioridad estadounidense en la competición de la computación. China palidece también en FLOPS. De acuerdo con los últimos datos, Estados Unidos sigue aglutinando un 25,7% de la potencia de cálculo, frente al 25,4% de China y al no desdeñable 23,7% de Japón. “Es decir, que una a una, las máquinas americanas son más potentes que las chinas”, continúa Valero. “Y eso no quiere decir que sea porque es tecnología china, porque muchas de sus máquinas todavía usan tecnología americana”.
¿Y España? Su única posición conquistada en el último ranking correspondiente al Marenostrum, se completa con las otras 149 conseguidas en los últimos 25 años. “La cantidad es poca y eso realmente refleja que España sí que dedica recursos a la supercomputación, pero no al nivel que otros países. Y, claro, lo dice el director del centro que estamos muy contentos de los recursos que nos dan las administraciones”, matiza Valero. Además del BSC, aparecen en la historia del Top500 otras instituciones o empresas como el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), la Agencia Estatal de Meteorología (AEMET), Vodafone, Telefónica, El Corte Inglés o Carrefour. “Un supercomputador es una herramienta muy útil y necesaria para gran parte de la investigación puntera que se realiza en un país. Por ejemplo, medicina personalizada, cambio climático, la nanotecnología. Entonces, cuantas más herramientas tienes, más grupos se crean alrededor de la herramienta y más investigación se hace y más puedes ayudar a la sociedad”, sentencia el director del BSC.
Equipos y fabricantes de los principales países (y España)
El despertar de los gigantes chinos tiene a Lenovo a la cabeza y su espectacular despegue en los últimos 15 años no es casual: es producto de la compra de la división de superordenadores IBM por parte de la compañía. “Para nosotros la supercomputación es la punta de lanza del desarrollo tecnológico. Esto nos permite desarrollar nuevas tecnologías que posteriormente serán trasladadas a la computación de propósito general”, explica Miguel Terol, arquitecto de soluciones de computación de alto rendimiento de Lenovo EMEA. En el nuevo ranking, 257 de los equipos del Top500 venían de la factoría Lenovo, entre ellos, la máquina del MareNostrum.
La empresa china, que ya compró a IBM la división de ordenadores personales en 2005, recoge literalmente el testigo de esta, que durante las décadas anteriores lideró la clasificación. Al otro lado del ring, Hewlett Packard Enterprise (HPE), también clásico líder del Top500, se prepara para resurgir después completar la compra de Cray el año pasado. Por lo pronto, Valero no se muestra preocupado por la concentración de tanto poder de computación en tan pocas marcas: “La competencia siempre es buena, pero a mí lo que me preocupa es que Europa no tiene. Toda la guerra económica es por el 5G y la inteligencia artificial… Y en Europa estamos huérfanos”, argumenta. “Es bueno utilizarlos per se. Porque avanza la ciencia y la ingeniería. Y lo que es requetebueno es además fabricarlos, porque te da autonomía. No solamente para las aplicaciones propias de la supercomputación, sino todas las de inteligencia artificial, edge computing, coches autónomos, servidores… Europa debe apostar por el diseño de chips”.
Además, para el director del BSC, ha llegado la hora de poner la atención a otras clasificaciones que tengan más en cuenta la sostenibilidad de los equipos. “¿Cuán rápido eres, pero cuánto cuesta tu energía?”, resume. “Fíjate en la quinta máquina, una de las chinas”. Se refiere al Tianhe-2A, ubicado en el Centro Nacional de Supercomputación de Guangzhou. En el Green500, que mide la eficiencia energética de los computadores clasificados en el Top500, el quinto superordenador más potente del mundo cae al puesto 87. “Para nosotros rendimiento y sostenibilidad no son dos variables independientes. No existe una sin la otra. Entonces, obtener mayor rendimiento pasa indefectiblemente por conseguir una mayor eficiencia energética, porque la disponibilidad de recursos energéticos es limitada”, subraya Terol. En el caso de Fugaku, que Cordero describe como “un sistema de supercomputación extremadamente sostenible”, el primer lugar del Top500 se convierte en Green500 en un también respetable noveno puesto.
Enfriar con agua caliente
La gran apuesta de Lenovo para limitar el consumo energético de sus equipos se llama Neptune. Esta contraintuitiva aproximación se apoya en un sistema de refrigeración con agua caliente. “En los sistemas de refrigeración tradicionales tenemos que enfriar el agua a temperaturas bajas para ser capaces de refrigerar correctamente los equipos. Nosotros podemos meter agua hasta 50 grados, con lo que el coste de refrigeración es mucho menor”, señala Terol. Esto además se complementa con un sistema de monitorización y regulación en tiempo real del consumo energético.
