Supercomputación

Supercomputación al servicio de la investigación en el espacio

Los superordenadores, equipos capaces de realizar miles de millones de operaciones por segundo, ayudan a la investigación y la innovación en sectores tan diversos como la aeronáutica.

Estación Espacial Internacional

Es tan de perogrullo que a veces se olvida. La tecnología avanza a un ritmo tan vertiginoso que lo que hace apenas unos años era material de trabajo exclusivo para las instituciones y empresas de más alto nivel hoy está al alcance de cualquiera. Un ejemplo de la NASA: las sondas interestelares Voyager 1 y Voyager 2, que acaban de cumplir 40 años viajando por el espacio, tienen cada una 69,63 KB de memoria. Un smartphone de gama media, con una capacidad de almacenamiento de 16 GB, multiplica por 240.000 esa cantidad. 

Un salto similar se encuentra al comparar en la diferente potencia de este mismo smartphone con la que pueden llegar a desempeñar los mayores superordenadores del mundo hoy en día. El desempeño de estos aparatos, encargados de tareas de computación de alto rendimiento o HPC, se mide en operaciones de coma flotante por segundo o FLOPS y alcanzan ya cifras astronómicas. Por ejemplo, el mayor superordenador del mundo, el Sunway TaihuLight, que se encuentra en China, tiene una potencia de 93 petaflops, con picos de 125 petaflops. Hace poco más de un año que desbancaba a la anterior mayor supercomputadora, según la clasificación Top500. Esta era la Tianhe-2, también localizada en China y con un rendimiento de 33,86 petaflops. 

Actualmente se está produciendo un cambio de paradigma a la hora de hablar del rendimiento. Se espera que entre 2019 y 2023 aparezcan las primeras supercomputadoras capaces de realizar 1018 cálculos por segundo: es el paso del modelo computacional de petaescala a exascala. En términos económicos, se calcula que el mercado asociado al HPC moverá 30.300 millones de dólares en 2021, según datos de Hyperion Research, el grupo de analistas especializados en computación de alto rendimiento de la consultora IDC. De este total, la parte estrictamente de superordenadores supondrá 5.400 millones de dólares.  

Un superordenador en el espacio

Los beneficios de este tipo de tecnología son múltiples, tanto a nivel industrial, hablando de mejora en la competitividad, como a nivel de investigación. Así lo destaca la Comisión Europea, que cuenta con distintos estudios e iniciativas dentro de su estrategia en HPC. Porque además la computación de alto rendimiento, el empleo de supercomputadoras, lejos de restringirse a unos pocos campos de las ciencias, puede utilizarse en sectores e iniciativas muy variadas, desde grandes corporaciones a pymes. Como ejemplo, el órgano ejecutivo de la Unión Europea pone en relieve varios de sus usos en el continente: en el estudio del clima, favoreciendo simulaciones y predicciones; en geociencias, donde se pueden emplear en pruebas sísmicas; para mejora en la fabricación y en el desarrollo de materiales científicos; y su aplicación en el campo farmacéutico y de la salud. 

Pero hay otros muchos campos en los que la informática de alto rendimiento se está empleando de forma sistemática. Volviendo a la lista de los superordenadores de mayor potencia, no hay que bajar mucho en la tabla para encontrar sus aplicaciones para la investigación del espacio exterior, de las que es buena muestra Pleiades. En el puesto número 15, esta supercomputadora tiene un rendimiento de 5,9 teraflops y es capaz de picos de hasta 7,1 de estas unidades. Pleiades está en el Centro de Investigación Ames, el espacio que la NASA tiene en pleno Silicon Valley y que se especializa, entre otros, en Computación avanzada y Sistemas TI. 

El uso que la NASA hace de estas tecnologías se remonta a principios de los años 70 del pasado siglo, con el superordenador ILLIAC IV, que según la agencia era por entonces el más potente del mundo. El trabajo con este equipo y la investigación en este campo llevaba a la creación en 1982 de la división de la NASA de supercomputación avanzada o NAS, que se aloja a su vez en las instalaciones de Ames. 

El empleo de superordenadores está ayudando a expandir las fronteras de la investigación espacial, como se puede comprobar con una de las últimas grandes operaciones en el sector. El pasado mes de agosto la NASA lanzaba el Spaceborne, un superordenador fabricado por HPE y puesto en órbita por SpaceX que estará alojado en la Estación Espacial Internacional a lo largo de los próximos meses. Con este experimento se quiere comprobar si el equipo puede resistir y funcionar a pleno rendimiento en el espacio, con la vista puesta en las futuras misiones tripuladas a Marte.

“Los astronautas en Marte no tendrán acceso inmediato a computación de alto rendimiento como tienen los que están en órbita próxima a la Tierra”, explica Eng Lim Goh, vicepresidente y CTO de SGI en Hewlett Packard Enterprise. “De media, el planeta rojo está a 26 minutos luz de distancia. Imagina esperar ese tiempo para tener respuestas vitales durante un fallo del sistema”. Poder contar con una supercomputadora en la nave ayudaría a responder en tiempo real a algunos de estos problemas. 

El Spaceborne ya está en la EEI y ha sido puesto en marcha con éxito, alcanzando en las primeras pruebas 1 teraflop de potencia. Si las Voyager han conseguido surcar el espacio interestelar con unos recursos tan limitados, es difícil imaginar qué se puede conseguir con estos nuevos equipos.