«Con MareNostrum 5 podríamos quedar entre os três supercomputadores más rápidos do mundo, pero no es nuestro objetivo», Mateo Valero, diretor del BSC

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«Con MareNostrum 5 podríamos quedar entre os três supercomputadores más rápidos do mundo, pero no es nuestro objetivo», Mateo Valero, diretor del BSC

Uno de los supercomputadores más avanzados de Europa está em Barcelona. Una máquina así merece estar alojada em um lugar especial, y MareNostrum 4 lo está. Al igual que sus predecessores residem na preciosa capilla de Torre Girona, un emplazamiento único com mais de um siglo e meio de antigüedad que contrasta com a sofisticación de los equipos que acoge em seu interior.

MareNostrum 5, el grupo de supercomputadores que recogerá o testigo de MareNostrum 4, está siendo construído y estará listo completamente no más allá de finales de 2022, aunque su considerável volume ha provocado que sus dominios se extiendan más allá de las paredes de la capilla que ha acogido a sus predecessores. Eso sí, cuando esté preparado será uma autêntica bestia de hasta 200 petaflops capaz de propulsar centos de projetos científicos y de ingeniería.

Para hablar de todo esto, y de muchas otras cosas interesantes, nos hemos puesto en contact con Mateo Valero, catedrático de Arquitectura de Computadores en la Universidad Politécnica de Cataluña y diretor del BSC (Centro de Supercomputação de Barcelona) Su currículo está repleto de galardones na área de arquitetura de computadores, como o premio Seymour Cray (2015) o el Charles Babbage (2017), entre otros, lo que avala su actividad investigadora.

También tiene los premios nacionales de investigación Julio Rey Pastor y Leonardo Torres Quevedo, así como nueve doctorados honoris causa, entre otras distiniones. Pero lo más llamativo es que basta hablar unos minutes con él para darse cuenta de que sua gran responsabilidad al frente del BSC não há mermado un ápice su vocación didáctica.

Un apunte más antes de meternos en harina: si so apetece leer el último livro en el que ha participado Mateo, titulado 'Mais rápido que o futuro. Enfrentando a era digital ', podéis descargarlo gratuitamente desde este enlace.

El BSC é um instrumento de serviço de ciência e engenharia

¿Cómo nació el BSC? ¿Cuál es su historia y cómo ha alcanzado el estatus que tiene atualmente?

El BSC nasceu em 1984. Ese año convencí a los gobiernos de España y Cataluña de lo enormemente prometedor que era el paralelismo en computación utilizando muchos procesadores. Yo era catedrático (gané la cátedra em 1983), y mi grupo empezaba a trabalhar nesta área, por lo que pensé que sería bueno crear un centro especializado en supercomputación.

Em 1985, o titular do Ministério de Indústria era Joan Majó, y recuerdo que me dio los primeros diez millones de pesetas para comprar uma máquina que tenía 64 procesadores. Poco a poco fuimos consiguiendo un poco más de dinero para novas máquinas y nos esforzábamos para hacer mucha transferência de tecnologia con el propósito de crecer y poder contratar más pessoal.

Hasta que en 2004 los mismos patronos que habían colaborado con nosotros durante os últimos veinte años deciden promocionarnos a la primera división, consolidando así el Centro de Supercomputación Nacional. This es la pequeña historia del BSC. Afortunadamente el Gobierno el año pasado firmó para darnos estabilidad pressupuestaria durante nueve años más.

¿Cuáles son las caracteristicas más relevantes de los equipos que se utiliza actualmente em los centros de supercomputación? ¿Qué los hace tan capaces?

A supercomputação é a ciência que ocorre com os supercomputadores, que os ordenadores mais rápidos do mundo. Para construirlos hacemos que muchos procesadores que por sí mismos son muy potentes trabajen conjuntamente. O supercomputador mais rápido do mundo tem mais de diez millones de procesadores, cada um com sua memória, que suele ser entre 1 e 2 GB por processador, dando forma a uma memória central muito grande e com uma potência de cálculo enorme.

Uma característica fundamental dos supercomputadores é que seus procesadores são comunicanos a uma velocidade muy alta a través de um vermelho de interconexão que normalmente é de fibra óptica. Los diez millones de procesadores que tiene el supercomputador más rápido del mundo son muchos, pero en España, en nuestras casas, tenemos más de diez millones de procesadores. Aun así, não podemos hacer lo mismo.

La diferencia es la red de interconexión, que tiene das características esenciales: una latencia cien veces menor que la de las comunicaciones 5G y un ancho de banda cien veces prefeito que el de esta tecnología. Este hardware requer tener uma grande capacidade de almacenamiento en disco debido al enorme volume de dados que nos entregan los programas, por lo que también es esencial maximizar la velocidad a la que puedes llevarlos from la memoria central a los discotecas, y al revés.

¿Cuál es el rol del BSC? ¿Qué compromiso han adquirido con la sociedad las instituciones that se dedican a la supercomputación?

Nuestro centro tiene dos funciones. La primera, al tratarse de una gran instalación dotada de grandes máquinas, consiste em dar servicio público a cualquier investigador español o europeo. Y la segunda, dada nuestra entidad como centre de investigación, es producir ideas que nos permite obtener dinero de empresas y projetos Europeos para avanzar.

Hemos pasado de las 60 personas que éramos en 2005 a las 725 que somos hoy, aunque solamente hay 14 funcionarios, entre los cuales estoy yo. Si hemos crecido es gracias a la labour de all las personas that trabajan conmigo. Um dado importante é que não utilizamos menos do 10% de supercomputadores. O resto é utilizado por cualquier grupo de investigación español o europeo después de pasar Evaluaciones muy exigentes.

Nosotros no avaliamos. Y, por supuesto, todos los projetos tienen que superar también controles muy fuertes from un ponto de vista ético. Entre as 725 pessoas que formam a parte do BSC há mais de 600 investigadores organizados em departamentos cuatro: ciencias de los computadores, ingeniería, cambio climático y ciencias de la vida. En definitiva, el BSC é um instrumento más al servicio de la ciencia y la ingeniería.

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Neste caso, é muito importante que as pessoas que trabalham no BSC tenham um perfil multidisciplinar ...

Exactamente. Hay unas 25 carreras, y la mayoría de nuestros proyectos son multidisciplinares. Por ejemplo, en medicina personalizada trabajan juntos engenheiros, matemáticos, físicos, biólogos, químicos e médicos. Y en nuestro projeto de búsqueda de petróleo em ambientes hostis colaboran geólogos, engenheiros de telecomunicaciones, engenheiros em informática, matemáticos, físicos… La interdisciplinariedad y la colaboración son la base de la investigación.

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Quais são os tipos de procesadores utilizados nos supercomputadores do BSC? ¿Y qué sistema operativo figurativois para coesionar toda la infraestructura?

Normalmente los supercomputadores incorporam ou um único tipo de procesadores, ou dos tipos de CPU. La primera categoría son los procesadores de propósito geral, como los de Intel ou AMD con los que todos estamos familiarizados. Estos procesadores comen de todo: carne, pescado, verdura… Pero hay otro tipo de procesadores a los que como les des meat, la devoran.

O teste Linpack, que é um dos mais importantes que se utiliza para avaliar a potência dos superordenadores, é rico em carne, e aquí los procesadores gráficos de NVIDIA tienen um rendimiento muy superior al de los chips de propósito geral porque devoran la carne . En nuestra metáfora la carne son las operaciones matriciales that tan bien se les dan a las GPU.

Nosotros tenemos un pressupuesto económico, otro de espacio, y un tercero de energía. Faça o teste do manera mais rápido porque quieres estar no topo da classificação tienes que comprar computadores que tengan esos aceleradores. El problema é que filho buenos para comer carne, pero no para comer pescado ni verdura, por lo que desde que pusimos a punto MareNostrum 4 en vez de dedicar todo el dinero a un computador decidimos invertirlo en varias máquinas distintas.

O propósito de esta estratégia é ter supercomputadores que sean capacidades de otimizar a ejecución de um abanico amplio de aplicaciones. Y esto tiene un lado bueno y otro malo. El bueno es que tenemos un menor tempo de cálculo y consumimos menos energia, y el malo es que nos dicen «no estáis muy bien cuando no estáis los primeros». Lo que pasa es que si sumas la velocidad de los cuatro estás mucho mejor que si solo apareces en la clasificación con uno.

MareNostrum 4 son cuatro supercomputadores con todo tipo de procesadores: Intel, AMD, ARM, PowerPC de IBM, NVIDIA… Uno es de propósito geral y está formado por máquinas de Lenovo con procesadores Intel. Tenemos otro de IBM con procesadores gráficos de NVIDIA que está especializado em inteligência artificial. También tenemos uno más pequeño que tiene una arquitectura parecida a la de Fugaku, que es el superordenador más rápido atualmente, con ARM. Y, por último, tenemos otro con procesadores AMD y aceleradores también de AMD.

Si con MareNostrum 5 nos proponemos batir el récord del TOP500 podríamos quedar en estos momentos entre los tres primeros del mundo, pero no es nuestro objetivo. Cuando optas por la diversidad tienes que distribuir el dinero, ya la hora de superar el test cada supercomputador va por libre.

Hasta el año 2004 cada fabricante de supercomputadores ponía su sistema operativo, para lo que las aplicaciones no eran compatibles. Era un caos. Nosotros nos arriesgamos y MareNostrum 1 fue el primer supercomputador mercadoria, y esto significa que o hardware no es especial como lo era en los anteriores, que eran dinosaurios. Podías ir a El Corte Inglés el viernes, comprar el material y montarte el mecano el fin de semana. O hardware era o mismo que utiliza os ordenadores pessoais e não há chips específicos como hasta entonces, que são muito mais caros.

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Y luego con el software tomamos a decisão de que fuese o supercomputador primer que iba a utilizar Linux. Ahora todos los supercomputadores usan este sistema operativo porque esto te garantiza a compatibilidade de la aplicación hacia abajo, pero lo que no es compatível en geral es un hardware con otro. O que aconteceu em um momento com o Linux está passando agora com o hardware gracias a la arquitectura RISC-V. Nosotros estamos promocionando que Europa pueda desarrollar supercomputadores con hardware europeu.

¿Quieres en ese case decir that la arquitectura RISC-V es la gran esperanza de los europeos para no tener esa dependencia que tenemos atualmente del hardware estadounidense?

Sim, así es. De hecho, el BSC é a instituição que está movendo todo este na Europa, unas veces con problemas políticos, y otras con problemas econômicos. Em caso de necessidade, a opção única que tem Europa si quiere ser independente no ámbito da supercomputação passa por desarrollar procesadores RISC-V. Y es una decisión política. Sem solução de otra de feno.

Los supercomputadores del futuro serán aún más heterogéneos

¿Cómo serán los supercomputadores en el futuro? ¿Mantendrán la heterogeneidad que, como nos estás explicando, tienen los actuales, o tendrán incluso un hardware más heterogéneo?

Vamos a hacer máquinas cada vez mais heterogéneas y con una mayor variaad de procesadores, que estarán orientados a aplicaciones específicos. Por ejemplo, los procesadores neuromórficos serán el mejor hardware para simular el comportamiento del cerebro cuando, eso sí, sepamos con precisão cómo funciona una neurona, that es algo that aun no conocemos.

Todo el mundo está esperando también la computación cuántica, y creo que cuando llegue será un acelerador de algunos problemas determinados, como los de optimización. Nosotros trabalhamos com um ordenador cuántico de dos cúbits para probar esta tecnologia, pero se necesita mucho dinero, por lo que creo que en España não nos interesa aún meternos neste tema. Creo que lo que tenemos que hacer es desarrollar algoritmos cuánticos y patentarlos.

¿Qual tipo de projeto está indo para o cabo dos grupos de investigação que está utilizando os recursos dos supercomputadores do BSC?

Hasta ahora se han ejecutado más de 4000 projetos, y todos ellos tienen un enorme valor añadido. Algunos de ellos no se podrían llevar um cabo sem esta capacidade de cálculo, y otros sí se podrían hacer. En cualquier case algunas de nuestras principais áreas de investigación son la biomecánica, la predicción del clima, la bioinformática, la computación cognitiva, la genómica, la inteligencia artificial, la fusión nuclear ou las simulaciones para proyectos de ingeniería, entre otras áreas.

¿Qué impacto tiene en el desarrollo científico europeo que los superordenadores más potentes sean japoneses, estadounidenses y chinos? ¿Tener estas máquinas les de una ventaja competitiva?

Los que realmente tienen la tecnología filho los americanos, y lo que hacemos todos los demás es comprar computadores con ella. Por eso nosotros hemos puesto en marcha la iniciativa que debería permitir a Europa fabricar sus propios procesadores RISC-V. En lo que Europa es buena atualmente es en el desarrollo de software. De aplicaciones.

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En cualquier case, hay una máxima that me gusta mucho, y que dice: «El país que no computa, no compite». Y computar no significa solo tener los supercomputadores más rápidos do mundo; significa tener computadores de todo tipo que sean capaces de enfrentarse con garantías a problemas muy diversos.

O objetivo atual dos países europeos es dedicar más dinero à compra de supercomputadores, pero también invertir más dinero no desarrollo de nuestra propia tecnología. Cuantos más supercomputadores tengamos más gente podrá hacer investigación frontera, pero creo que se está mejorando o parque de supercomputadores europeus.

Los ordenadores cuánticos y neuromórficos encajan en los centros de supercomputación

Imagino un futuro en el que en los centros de supercomputación los ordenadores cuánticos y los procesadores neuromórficos convivirán con los superordenadores clásicos porque cada uno de ellos qualificado especializado na resolução de um tipo de problema determinado. ¿Estás de acuerdo con esta visión?

Absolutamente. Hoy para resolver todo lo que tiene que ver con la inteligencia artificial utilizamos los procesadores gráficos de NVIDIA, AMD, ou los Ponte Vecchio de Intel. Y si quieres hacer una simulación del cerebro puedes utilizar el hardware que tienes, pero si empleas un procesador neuromórfico ese software se va a ejecutar mucho mais rápido. Los procesadores neuromórficos ya se están utilizando en algunas aplicaciones, como, por ejemplo, para reconocer imágenes.

Com los ordenadores cuánticos nos enfrentamos ao reto de conseguir que los cúbits sean más estables, pero serán idóneos para resolver determinados tipos de problemas. De hecho, en Alemania y Francia ya se van a introducir los primeros ordenadores cuánticos en los centros de supercomputación como un procesador especializado más. Eso sí, uma grande parte da computação cuántica está afianzada sobre a computação clásica, especialmente para lo que tem que ver com o desarrollo de algoritmos, que pretende conectarla con la realidad.

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