Llega el supercomputador Marenostrum 5, la mayor inversión europea en una infraestructura científica en España

En el caso de un supercomputador, el nombre no engaña: es un ordenador que permite operaciones que no pueden hacerse con máquinas menos potentes. El Barcelona Supercomputing Center (BSC) es uno de los cinco grandes centros europeos de supercomputación, donde este otoño se pondrá en marcha el Marenostrum 5, la versión más avanzada desde su fundación en 2004. La evolución de la tecnología y, ahora, de la inteligencia artificial, convierten a estos centros en un pulmón indispensable para la investigación científica, desde la biología o la química hasta la ingeniería.

“Todo lo que se puede modelar con física y matemática, si necesitas mucha potencia de cálculo y datos, hoy la única herramienta es el supercomputador”, afirma Mateo Valero, director e impulsor del BSC. Un ejemplo válido para entender qué hace el BSC son los gemelos digitales. Es un concepto antiguo en ingeniería: antes de construir algo, se intenta observar con maquetas o planos o simulaciones. “Ahora hay gemelos digitales muy importantes para los cuales se necesitan supercomputadores”, dice Valero a EL PAÍS en la sede del BSC en Barcelona, junto al Marenostrum 5. “El gran reto es hacer el primer gemelo digital del cuerpo humano”, añade. El objetivo de un gemelo es entender y predecir comportamientos de fenómenos complejos afectados por miles de variables como el clima, una enfermedad u órbitas planetarias. Sus aplicaciones son crecientes y tienen la aspiración de resolver problemas clave de la humanidad en los próximos años.

La historia de la supercomputación en España no se entendería sin la figura de Valero. Tras estudiar en Madrid, llegó a Barcelona en 1974 como arquitecto de computadores. En seguida empezó una línea de investigación en computadores paralelos, el nombre más habitual entonces para la supercomputación. Y en breve llegó a catedrático: “En 1985 convencí al ministro de Industria, Joan Majó, para montar en Barcelona un centro para investigar en el diseño de estos computadores su transferencia a la empresa”, dice.

Aquello fue el germen del BSC, creado en 2004. Su impulso y la colaboración entre administraciones ha hecho que Barcelona sea una de las cinco sedes principales de la supercomputación europea. “En 2013 o 2014, la idea era que cada país comprara sus máquinas con inversiones nacionales”, dice Josep M. Martorell, director asociado del BSC. “Entonces el Marenostrum 4 iba a costarnos 34 millones. En aquellos años, en EE UU hacían un concurso de 600 millones para su Aurora, uno de sus supercomputadores. Nos faltaba un cero”, añade. Entre los 34 millones del Marenostrum 4 y los 207 del 5 ha ocurrido “una de las grandes noticias de los últimos años”, según Martorell.

La Comisión Europea creó en 2019 la Iniciativa Europea de Computación de Alto Rendimiento (Euro HPC en sus siglas en inglés). “Su primera misión es comprar e instalar las grandes máquinas europeas de computación”, dice Martorell. En lugar de que cada país tenga su pequeño supercomputador, se unen los gastos: “Todos los presupuestos van al mismo bote y podemos hacer estos esfuerzos. El Marenostrum 5 ya no es una máquina pagada por el Gobierno español, sino también por la Generalitat y los gobiernos de Portugal, Turquía y Croacia. Y la Comisión Europea lo dobla. No llegamos a 600 pero se acerca. En Europa hay un mapa copiado con el mismo orden de magnitud que en EE UU”, añade. Esa cifra supone la mayor inversión europea en España para una infraestructura científica.

El aspecto de un supercomputador no es tan espectacular como la palabra: son un montón de armarios uno al lado del otro. Hasta el Marenostrum 4, la máquina estaba en una capilla de lo que fue una torre privada de un alcalde de Barcelona del siglo XIX. La ubicación le daba prestancia. Ahora sigue siendo una proeza tecnológica, pero está en una sala anodina más adecuada para su finalidad.

Un supercomputador no solo es el hardware. Su programación es también específica. Su funcionamiento no se basa solo en la capacidad de computación, sino en la eliminación de la latencia al hacer los cálculos. Por ese motivo debe estar todo en un mismo lugar. Es la diferencia entre la computación en red, más usada en empresas, y la paralela. “En red puedes tener los ordenadores donde quieras del mundo, mandas un cálculo muchas veces a distintos ordenadores que devuelven los resultados y tratarlos. Esto es lo que necesitan las grandes compañías”, dice Martorell. “En paralelo es mandar cálculos a distintos procesadores que se comunican entre ellos para seguir avanzando. Necesitas la máquina en el mismo lugar para que no haya latencia. El cálculo paralelo es el usado en ciencia”, añade.

Su uso es gratuito para los científicos que lo pidan. “Somos una infraestructura pensada para dar servicio a la investigación”, dice Sergi Girona, director de Operaciones del BSC. “Cuando construimos una pensamos qué caso científico queremos resolver. Hacemos un sondeo de problemas científicos para la próxima década. En función del resultado vamos actualizando las máquinas”, añade. El planteamiento de ofrecer máquinas con distintos recursos para dar servicio a distintos tipos de investigación y el crecimiento global de supercomputadoras hacen que las listas tan habituales sobre la capacidad de los supercomputadores reciba algo menos de interés: “No me compro la máquina para tener la más grande, sino para resolver unos problemas específicos”, dice Girona. Sobre las listas, añade: “Si hubiéramos gastado el dinero solo en la parte del supercomputador que pasa mejor el test, que luego no sería la que más se usa, pues habríamos quedado segundos o terceros del mundo. No quedaremos porque el Marenostrum 5 serán cuatro máquinas. Dos de ellas quedarán bien, pero no sabemos cómo, porque depende del resto en noviembre. Si están todos instalados es posible que tengamos las cuatro partes en el top 500″.

MareNostrum 5 aún no ha arrancado, pero para Valero ya es el pasado. A sus 71 años, su siguiente gran empeño es Marenostrum 6, que debería estar a punto a final de esta década con retos nuevos, sobre todo para los chips, uno de los grandes campos de batalla globales: “Quiero que lleve hardware desarrollado en Europa, en Barcelona. La idea es que el chip se diseñe aquí”, dice Valero.

El BSC ha pasado de ser una infraestructura básica a contener un centro de investigación. En sus primeros años tenía unos 70 empleados. Ahora supera los 900, la mayoría investigadores. Es el tercer centro español tras el CSIC y los vascos de Tecnalia “a la hora de recaudar fondos para la investigación de Europa”, dice Valero. “El 85% de los empleados se financia con fondos para investigación”.

La complejidad de la biología

Además del departamento dedicado a ciencias de la computación, el segundo mayor es el dedicado a “ciencias de la vida”, dirigido por el biólogo Alfonso Valencia. En biología, la idea de gemelos es aún un futuro soñado. “Nuestros colegas de Tierra hacen gemelos digitales de clima porque conocen bien las variables, que son relativamente homogéneas: presión, temperatura, humedad”, explica Valencia. Pero la información sobre biología y el cuerpo humano no es tan ordenada: “Es muy heterogénea, tenemos muchos datos distintos y luego viene de proveedores pequeños. También es más ruidosa”, añade. La capacidad de monitorizar permanentemente el clima es más sencilla que observar qué ocurre en un cuerpo humano.

Pero eso no impide que haya avances y mejoren permanentemente su capacidad. Uno de los campos más prometedores es reducir la experimentación animal a cambio de modelos: “Los experimentos con animales no funcionan muy bien y empezamos a tener evidencias de que hay modelos que funcionan mejor”, dice.

El BSC también trabaja para lograr réplicas razonables de los grandes modelos de lenguaje, como ChatGPT, que estallaron en 2022. Su prioridad es que sean menos anglocéntricos y sus recursos sirvan para potenciar lenguas europeas, explica Marta Villegas, que dirige el grupo de Tecnologías del Lenguaje. “La idea es hacer un modelo multilingüe europeo, siendo muy cuidadosos con las fuentes para que sean no restrictivas: tesis, Wikipedia, descargas de la web pedidas. Es un trabajo enorme para asegurar que el modelo no infringe ninguna ley”, asegura Villegas.

Los investigadores que trabajan dentro del BSC tienen reservado un 10% del tiempo de la máquina. Tienen acceso también al departamento de ciencias de la computación, que tiene sus propios proyectos, pero además ayuda a mejorar los algoritmos y el software del resto de científicos. Uno de los grandes proyectos de este departamento es entender mejor qué ocurre dentro de las célebres cajas negras de la inteligencia artificial. Uno de los ejemplos más claros de los peligros es la medicina: “Los usuarios son muy poco conscientes de los peligros”, dice Darío García, investigador del grupo de IA de Alto Rendimiento del BSC. “Hay mucho médico que dice que le parece bien si funciona mejor y le ahorra tiempo, pero la verdad es que no tenemos ni idea de qué está haciendo la máquina”, añade.

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