El reto de crear un supercomputador que trabaja con 6 millones de procesadores

Un trillón de operaciones con números reales por segundo son las cifras que maneja este proyecto que pretende construir ExaNeSt, un poderoso supercomputador.

Un proyecto europeo pionero en el campo de la ingeniería informática, en el que participa la Universidad Politécnica de Valencia (UPV), persigue construir un supercomputador escalable de máxima eficiencia en el que podrán trabajar al mismo tiempo más de seis millones de procesadores.

Esa capacidad de cálculo trasladada a la vida real, sería como si más de seis millones de individuos «resolvieran en minutos un problema para el que normalmente una persona necesitaría más de 10 años», asegura el investigador del Grupo de Arquitecturas Paralelas (GAP) de la UPV, Julio Sahuquillo.

La próxima generación de superordenadores (Exaescala) deberá ser capaz de completar un trillón de cálculos científicos con números reales por segundo, una capacidad que permitirá llevar a cabo simulaciones y resolver problemas a una velocidad hasta ahora desconocida e incluso solucionar algunos que ni se planteaban porque la potencia de cálculo no permitía resolverlos.

Sin embargo, todavía existen muchas limitaciones técnicas para que los supercomputadores puedan llegar a la categoría Exaescala, y entre los principales obstáculos, están el consumo energético, los requerimientos de interconexión, el alto nivel de refrigeración y la necesidad de un almacenamiento permanente distribuido.

Según el investigador Salvador Petit, «una de las novedades del supercomputador de ExaNeSt será la utilización de refrigeración líquida que permitirá disipar mayor cantidad de calor que la refrigeración por aire, lo que a su vez favorece una mayor concentración de procesadores y aumenta la densidad de cómputo».

Asimismo, el almacenamiento, «en lugar de ser centralizado, se distribuirá entre los nodos a fin de minimizar las necesidades de comunicación entre ellos».

«Y en la red de interconexión, dentro del conmutador, introduciremos tecnología óptica, lo que permitirá reducir el número de cables requeridos para interconectar los procesadores en un factor superior a 100», agrega Petit, que destaca que además los cables ópticos «son más finos, más ligeros y con menor consumo energético que los eléctricos».

Junto al departamento de Informática de Sistemas y Computadores, en el proyecto también participa el Centro de Tecnología Nanofotónica (NTC) de la UPV, liderado por el investigador Javier Martí.
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En ExaNest no sólo se implementará un prototipo de supercomputador sino que se adaptarán aplicaciones científicas para su ejecución.

El prototipo permitirá procesar y gestionar volúmenes de datos sin precedentes, lo que facilitará la investigación en áreas cono la lucha contra el cambio climático al llevar a cabo simulaciones meteorológicas de gran precisión y alcance en muy poco tiempo o estudios de predicción del movimiento de las mareas.

Otra de los campos de especial impacto es la investigación sanitaria, ya que será «una herramienta de gran ayuda para hacer simulaciones neuronales y predecir, en la etapa de diseño, el comportamiento de nuevos fármacos, aplicaciones que requieren gran cantidad de cómputo, por lo que reducir este tiempo es crítico», según Sahuquillo.

El trabajo de los investigadores de la UPV se centra en el estudio de las diferentes aplicaciones como casos de uso y sus necesidades de recursos en la red de interconexión para determinar la tecnología fotónica más idónea para dar respuesta a dichas necesidades.

Por su parte, el NTC tiene experiencia en el desarrollo e implementación de tecnologías fotónicas y proporcionará al GAP la información necesaria para el modelado y aplicación de estas tecnologías en la red de interconexión.

De esta forma, la combinación interdisciplinar entre GAP y NTC ofrecerá al proyecto los beneficios de la red fotónica sobre la eléctrica en términos de prestaciones y consumo energético.

«Lo que hace básicamente la Nanofotónica es la reducción de los consumos y aumentar la velocidad de interconexión y de los accesos a memoria entre los computadores y los bancos de memoria», añade Martí.

En el proyecto ExaNest, que se prolongará hasta diciembre de 2018, participan otros once socios del Reino Unido, Italia, Alemania, Holanda y Francia, todos ellos coordinados por la Fundación para la investigación y la tecnología Hellas (Grecia).

Fuente: ABC