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Tecnología móvil para correr más

Cristina Jiménez

INNOVACIÓN     |    SUPERCOMPUTACIÓN    |    06/03/2014

La tecnología de los modernos teléfonos móviles puede utilizarse para algo más que para comunicarse. Así lo entienden investigadores del Barcelona Supercomputing Center–Centro Nacional de Supercomputación (BSC) que plantean los superordenadores del futuro a partir de procesadores usados en teléfonos móviles o tablets.

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La arquitectura habitual de un supercomputador, simplificando, se basa en la paralelización o unión de procesadores especiales para la supercomputación de altas prestaciones con interconexiones programadas para ser muy rápidas. El MareNostrum III es el supercomputador del Barcelona Supercomputing Center, el más veloz de España. Actualmente, su capacidad de cálculo alcanza los 94 billones de operaciones por segundo, aproximadamente un petaflop.


El MareNostrum ya ha incrementado su potencia en dos ocasiones desde que se instaló en la remodelada capilla Torre Girona, en el 2005, en terrenos de la Universidad Politécnica de Cataluña.

 
El poder de cálculo del MareNostrum lo utilizan científicos de disciplinas diversas de la comunidad nacional e internacional para simular un gran número de procesos: desde los de carácter biológico como la estructura de las proteínas o el diseño de nuevos medicamentos in silico, a la modelización atmosférica.

 

La solución que propone un consorcio internacional de investigadores liderado por el BSC es utilizar microprocesadores de teléfonos móviles en vez de los específicos para la supercomputación. Es la clave del proyecto Mont-Blanc.

Pero el BSC también investiga cómo poder diseñar supercomputadores más potentes. Y para diseñar estos gigantes del cálculo que puedan superar la actual barrera del Exascale (con una capacidad de cálculo de un exaflop), los investigadores encuentran un factor limitante: el enorme consumo de energía de estos equipos y los enormes gastos económicos que conlleva.


«Con la tecnología actual construir un supercomputador de un exaflop requería unos 500 MW que es más de lo que produce la central nuclear de Vandellòs», explica Alex Ramírez, coordinador del proyecto Mont-Blanc y responsable del grupo de arquitectura de computadores del BSC. La solución que propone un consorcio internacional de investigadores liderado por el BSC es utilizar microprocesadores de teléfonos móviles en vez de los específicos para la supercomputación. Es la clave del proyecto Mont-Blanc.


 

Hardware más eficiente

¿Cuáles son las ventajas de los procesadores de teléfonos móviles? En primer lugar, su coste económico, algo que viene condicionado positivamente por su habitual venta masiva. En cambio, los costes fijos de desarrollar tecnologías para supercomputadores más potentes son enormemente elevados. En el coste influye el hecho de que se trate de una tecnología muy específica para un mercado objetivo muy reducido. Por otro lado, los procesadores de los móviles se bastan con la batería del teléfono para funcionar, lo cual redunda en su mayor adaptación a «un consumo eficiente de energía», añade Ramírez.


Investigadores del grupo de Ramírez han evidenciado que los procesadores de los teléfonos móviles mejoran sus capacidades generación tras generación mucho más rápido que los procesadores de los ordenadores personales; y, aunque por el momento no sean tan rápidos, sí que son mucho más baratos: «hasta 50 veces más baratos que los usados en supercomputadores», señala el experto.


Por este motivo, si se mantiene la evolución en los procesadores de los teléfonos móviles, podría ser «una buena solución para [el futuro de] la supercomputación», explica Nikola Rajovic, estudiante de doctorado del grupo de Ramírez. El desarrollo de esta teoría recibió el premio al mejor artículo escrito por un joven investigador en la SC13, el congreso de supercomputación de altas prestaciones celebrado en noviembre de 2013 en Denver.


Modelo Exynos ©BSC

El consorcio Mont-Blanc cuenta ya con un prototipo fabricado por la multinacional francesa de computación Bull. El prototipo está formado por una placa que contiene 15 nodos de cálculo de Mont-Blanc. Cada nodo, denominado SDB, de SamSung Daughter Board, está construido sobre un procesador Samsung Exynos.


El prototipo es entre un 25% y un 50% más eficiente energéticamente que un supercomputador con tecnología tradicional. A pesar de que estos procesadores son más lentos, al ser más baratos, pueden interconectarse en mayor número.


«Es más fácil hacer que un coche familiar sea más potente, que un Ferrari consuma menos gasolina», remarca Ramírez. Como el prototipo es la semilla de lo que podría ser la supercomputación del futuro, el consorcio Mont-Blanc ya está probando el prototipo con once aplicaciones científicas reales.


El reto del software

La nueva arquitectura basada en tecnología móvil tiene un importante reto a superar: su interconectividad. Un superordenador convencional tiene una red de interconexión muy rápida. «Los móviles no están diseñados para comunicarse entre sí y los procesadores no están tan preparados», explica Ramírez. Para mejorar la interconectividad de nodos existe una solución: el lenguaje de programación que se utiliza en los procesadores.

El equipo de investigadores del BSC puede sacar provecho del trabajo de otro equipo de investigadores del mismo centro que trabaja en el lenguaje de programación llamado OmpSs, que es específico para la supercomputación. Graciasla programación OmpSs se facilita la rápida interconexión entre nodos de móvil.

El proyecto Mont-Blanc se inició en octubre del 2011 y, de momento tiene financiación hasta septiembre del 2016.En este tiempo los investigadores del BSC piensan seguir construyendo nuevos prototipos de supercomputación a pequeña escala utilizando las nuevas generaciones de procesadores móviles disponibles en el mercado. Y claro está, también piensan utilizar la supercomputación para acelerar el proceso.

«Por supuesto, vamos a utilizar para simular futuros prototipos realizados con tecnologías que aún no están disponibles en el mercado, pero que creemos que van a estarlo en el futuro», explica el joven Rajovic.

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Cristina Jiménez

Periodista

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