Una era cada vegada més complexa necessita una tecnologia cada vegada més preparada. Aquesta passa per la computació quàntica, una de les tendències tecnològiques d’aquest 2024 i un paradigma de la computació destinat a resoldre problemes que avui dia són impossibles per a la computació clàssica i, alguns, inimaginables per als humans. Tant és així que es preveu una despesa exponencial a escala mundial en aquest àmbit: segons vaticina la consultora International Data Corporation (IDC), la despesa global es multiplicarà per 20 en els pròxims anys, passant dels 364 milions d’euros del 2020 als 7.600 milions el 2027. Des de la consultora ho tenen clar: “Veurem la computació quàntica assumir el control com la pròxima generació de computació d'alt rendiment".
Així i tot, aquesta no s’ha de confondre amb un dels altres grans aliats per fer front als reptes que es plantegen en el context actual: la supercomputació. De fet, Alba Cervera, investigadora del Barcelona Supercomputing Center (BSC), després que el centre rebés el novembre del 2021 el primer ordinador quàntic del sud d'Europa, va afirmar que la tecnologia quàntica és “complementària” a les supercomputadores, com ara el recentment inaugurat MareNostrum 5 que, amb la capacitat de calcular en una hora el que un ordinador clàssic de gamma mitjana trigaria 46 anys, ha passat a formar part del trident de la supercomputació europea d’alt rendiment juntament amb Leonardo (Itàlia) i Lumi (Finlàndia), i s’ha obert pas en el rànquing dels 10 supercomputadors més potents del món. Però, en quina posició es troba?
El MareNostrum 5 és capaç de calcular en una hora el que un ordinador de gamma mitjana trigaria 46 anys
Milers de bilions de càlculs
TOP500 és l’informe bianual que recull els 500 supercomputadors més potents del món. El mig miler de sistemes que recull el rànquing es troben ordenats en funció del seu rendiment, determinat per la quantitat de càlculs que són capaços de realitzar per segon. Cada càlcul es denomina flop (floating point operation, o operació de punt flotant) i, com és d’esperar, ens hem de perdre entre un llarg llistat de zeros per arribar al nombre de càlculs que aquestes supermàquines són capaces de dur a terme cada segon: tenint en compte que la unitat de mesura principal són els petaflops, i que el prefix peta indica un factor de 1015, estaríem parlant de milers de bilions de càlculs per segon.
Un podi estatunidenc
Així, la 62a edició del TOP500, publicada el passat novembre, presenta grans canvis pel que fa a la part superior del rànquing respecte de l’anterior, en què les tres primeres posicions es repartien entre Amèrica, Europa i Àsia. El darrer llistat, però, ressalta el domini dels Estats Units amb el superordinador Frontier, que revalida la primera posició. Ubicat al Laboratori Nacional d'Oak Ridge (Tennessee), aquest supercomputador es troba a disposició del Departament d’Energia dels Estats Units i és el primer -i únic- amb una capacitat superior als mil petaflops -o, el que és el mateix, un exaflop-. Concretament, té un rendiment de 1.194 petaflops per segon (1.194.000.000.000.000.000 càlculs per segon).
Aurora ocupa la segona posició del rànquing. Amb una capacitat de 585,34 petaflops per segon, la supercomputadora ubicada a l’Aragonne Leadership Computing Facility (Illinois) demostra el potencial de Frontier, en ni tan sols arribar a la meitat de la seva capacitat. La maquinària també forma part del Departament d’Energia dels Estats Units i s’està entrenant amb coneixement científic per crear un model de llenguatge extens (LLM) especialitzat en ciència. En tercera posició, Eagle, és un sistema que pertany a Microsoft i que fa servir per al seu núvol, Azure, i que tal com apunta TOP500, disposa d’un rendiment de 561,20 petaflops per segon.
Japó, Finlàndia i Itàlia
Fugaku i Lumi cauen de la segona i tercera posició assolida el passat mes de juny a la quarta i cinquena, respectivament. El superordinador japonès, Fugaku, és desenvolupat per Fujitsu i està ubicat al RIKEN Center for Computational Science (R-CCS), a la ciutat de Kobe. El seu logotip representa el Mont Fuji per simbolitzar el seu alt rendiment que, el juny del 2020, va assolir la primera posició del TOP500. Posteriorment, els seus 442,01 mil bilions de càlculs per segon s’han vist superats pels dispositius americans.
Per la seva banda, Lumi, amb 379,7 petaflops per segon, és la supercomputadora més potent d’Europa i es troba al centre de dades CSC de Kajaani (Finlàndia), malgrat que pertany a l’EuroHPC JU, l'empresa comuna europea de computació d’alt rendiment. Es tracta d’una maquinària que no només destaca per utilitzar únicament energia hidroelèctrica; també perquè la calor que genera és posteriorment utilitzada per escalfar els edificis de la zona. Així, potser Lumi no és un dels superordinadors més potents del món, però sí un dels més eficients a escala ambiental.
La calor que genera el superordinador Lumi és posteriorment utilitzada per escalfar els edificis de la zona
Per la seva banda, Leonardo, anomenat així en honor al polímata Leonardo da Vinci, manté la sisena posició en aquesta nova edició del llistat. També pertany a l’EuroHPC JU i es troba a Cineca, el consorci italià ubicat a la ciutat de Bolonya compost per 69 universitats italianes, 27 centres públics nacionals de recerca i els ministeris d’universitats i educació d’Itàlia. La inversió total d’aquest superordinador, que té una potència de càlcul de 238,7 petaflops per segon, va ser de 240 milions d’euros.
Novament als Estats Units, trobem un altre supercomputador d'alt rendiment: el Summit, un sistema desenvolupat per l'IBM ubicat al Laboratori Nacional Oak Ridge (Tennessee) que arriba als 148,8 petaflops per segon. Durant tot el 2018 i el 2019, el TOP500 va considerar aquest superordinador com el més potent d’aleshores, atorgant-li la primera posició del rànquing. Ara, però, ocupa la setena posició.
MareNostrum 5: tecnologia puntera des del Mediterrani
Ben a prop del Palau Reial de Pedralbes, el Barcelona Supercomputing Center acull el vuitè superordinador més potent del món, el MareNostrum 5, 23 vegades més potent que el seu predecessor, el MareNostrum 4, que continua ubicat en la capella de la Torre Girona, al BSC. Els 202 milions d’euros de despesa que ha suposat, repartida entre la Comissió Europea (50%), el govern espanyol, la Generalitat i la UPC (34%), Turquia (10%) i Portugal (6%), han donat lloc a una infraestructura de 2.000 metres quadrats, dels quals 800 pertanyen únicament a l'ordinador. La superfície restant està destinada al seu correcte manteniment i, per tant, funcionament.
El MareNostrum 5 és 23 vegades més potent que el MareNostrum 4
Els 160 quilòmetres de cables que componen el MareNostrum 5 permetrien, entre d’altres, que el superordinador emmagatzemés prop de 1.300 còpies de tots els llibres catalogats al llarg de la història. Ara per ara, però, s’està fent servir per a una gran quantitat de projectes, entre els quals destaca la creació d’un bessó digital del planeta terra, un altre de l’ésser humà, i el desenvolupament de models de llenguatge. Relacionat amb aquest darrer es troba el projecte AINA, que té la finalitat de protegir i posicionar la llengua catalana com una de les llengües amb més recursos disponibles dins de l’àmbit digital. "És un eliminador d'excuses", apunten des del departament de Comunicació del BSC a VIA Empresa, detallant que el projecte pretén que tothom qui vulgui desenvolupar una idea, pugui disposar de les eines necessàries per implementar-hi el català fàcilment.
⚡💻 #ONMareNostrum5
— BSC-CNS (@BSC_CNS) January 8, 2024
El director del BSC, Mateo Valero, nos habla del nuevo supercomputador #MareNostrum5: cómo es y qué investigaciones nos va a permitir llevar a cabo
✨“Esta máquina permite a los investigadores soñar, hacer cosas que nunca hubieran podido imaginar” pic.twitter.com/8tqaoy9XkQ
La Partició Accelerada (ACC) del MareNostrum 5, que és la que té en compte el rànquing TOP500, disposa d’una potència de 138,2 petaflops per segon, fet que el situa en la vuitena posició del llistat. Així i tot, la maquinària al complet assoleix els 314 petaflops, és a dir, els 314.000 bilions de càlculs per segon.
Els EUA tanquen el top 10
Amb dos superordinadors més, ubicats en la novena i desena posició del rànquing, els Estats Units, que compten amb sis dels deu ordinadors més potents del món, tanquen el top 10. L’Eos de Nvidia i el Sierra, amb 121,4 i 94,64 petaflops respectivament, són dos superordinadors que exploren els límits dels models de la IA. Tots dos es troben a Califòrnia: el primer s’ubica a la seu de Nvidia, a Santa Clara, mentre el segon resideix al Laboratori Nacional Lawrence Livermore.