Hewlett Packard Enterprise y AMD entregarán lo que esperan que sea la supercomputadora más rápida del mundo en 2023, una máquina de 600 millones de dólares en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore llamada El Capitán que prometen que funcionará a 2 exaflops o 2 quintillones de cálculos por segundo. Eso es lo suficientemente rápido como para que si la población humana del mundo pudiera realizar uno de esos cálculos por segundo, todos tardarían ocho años en igualar el valor de 1 segundo de la computación de El Capitán.

La máquina más rápida actual, medida por el ranking Top500 publicado por investigadores de supercomputación dos veces al año, es la supercomputadora Summit construida por IBM en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Tennessee. Las mejoras han aumentado su rendimiento a 143 petaflops.

«Esperamos que cuando se entregue al laboratorio en 2023, sea la supercomputadora más rápida del mundo», dijo el miércoles Bill Goldstein, director del laboratorio Livermore. Habló en una conferencia de prensa en las oficinas de HPE en San José, California, en el corazón de Silicon Valley, en la que HPE, AMD y LLNL anunciaron sus ambiciones de El Capitán junto con detalles de diseño.

Los supercomputadores son sistemas gigantescos ensamblados a partir de cientos o miles de computadoras conectadas con interconexiones de alta velocidad para transportar datos y coordinar operaciones. Ocupan salas del tamaño de canchas de tenis, utilizan miles o millones de procesadores, cuestan millones de dólares y consumen suficiente electricidad para alimentar a una ciudad.

Pero pueden abordar desafíos informáticos fuera del alcance de máquinas menores. En el caso de El Capitán, eso significa simulaciones completas en 3D de explosiones de armas nucleares que el Departamento de Energía de los Estados Unidos exige para garantizar que su antiguo arsenal de armas termonucleares funcione como se anuncia, no se desvanezca o represente riesgos de seguridad inesperados. El DOE ha estado financiando tales supercomputadoras desde la década de 1990, abrazándolas cuando los Estados Unidos cesaron las pruebas nucleares en el mundo real.

Simulaciones complicadas

Las simulaciones de armas nucleares que realizará son extraordinariamente complejas, modelando la materia y la energía que cambian a través de temperaturas que van desde la temperatura ambiente hasta el centro del sol. Las simulaciones deben acomodar detalles de hasta mil millonésimas de metro para dispositivos que midan metros de longitud. Toman pasos que duran mil millonésimas de segundo a través de un evento que dura segundos. Y el laboratorio ejecuta diferentes simulaciones una y otra vez.

» El rango de escalas es tremendo que tenemos que representar», dijo Goldstein.

Las supercomputadoras también tienen demanda de investigación en salud y genética, modelado astrofísico, diseño de aeronaves y automóviles, simulaciones de cambio climático y, más recientemente, nuevos algoritmos de inteligencia artificial. El Capitán también se utilizará para algunas de estas tareas no militares.

«La arquitectura única de El Capitán nos permitirá avanzar aún más en el nuevo trabajo que estamos haciendo para combinar el aprendizaje automático con el modelado y la simulación tradicionales que han sustentado nuestro trabajo de almacenamiento», dijo Goldstein. «La capacidad de combinar el aprendizaje automático y la simulación va a ser un cambio de juego para nuestra capacidad de elaborar predicciones de forma rápida y precisa.»

La IA se utiliza hoy en día para detectar patrones como transacciones fraudulentas con tarjetas de crédito e interpretar datos complejos como escaneos médicos o comandos de voz. En el caso de las armas nucleares, se puede utilizar para tareas como detectar fenómenos inusuales en una simulación que merecen mayor atención. También podría ser útil para elegir qué variaciones de una simulación probar, concentrándose más rápido en lo que es importante, dijo Goldstein.

Tuercas y tornillos para supercomputadoras El Capitan

El Capitan ocupará aproximadamente dos canchas de tenis en un centro de datos Livermore y pesará hasta 35 autobuses escolares. Si apilara sus tableros de sistema de extremo a extremo, obtendría una torre tres veces más alta que el verdadero acantilado de El Capitán en el Parque Nacional Yosemite.

Necesitará 30 megavatios de energía, aproximadamente el mismo consumo que 12,000 hogares, según las tasas federales de consumo de energía.

Los aliados detrás de la máquina no revelarían cuántos procesadores usará. Pero combinará procesadores AMD «Genoa» de próxima generación con chips gráficos AMD que también son buenos para cálculos matemáticos.

AMD aceleró sus planes de productos para cumplir con la fecha límite de El Capitán, dijo Lisa Su, Directora ejecutiva. «Hemos introducido nuestra hoja de ruta para poder cumplir con este requisito», dijo.

Cada CPU se conectará a cuatro chips gráficos y a memoria compartida con una nueva tecnología de conexión de mayor velocidad, la arquitectura Infinity de tercera generación de AMD. La transferencia de datos a través de toda la supercomputadora utilizará una nueva red óptica HPE que reduce significativamente el tamaño total de la supercomputadora, dijo Terri Quinn, subdirectora asociada de Livermore para computación de alto rendimiento.

Una supercomputadora HPE-AMD relacionada llamada Frontier está programada para llegar a Oak Ridge en 2021 con una velocidad de 1,5 exaflops. Un nivel de rendimiento de 1 exaflops («flops» significa operaciones de punto flotante por segundo) es 1000 veces 1 petaflops, lo que hace que El Capitán sea aproximadamente 10 veces más rápido que Summit. Mientras que El Capitán es para investigación clasificada, Livermore obtendrá un sistema más pequeño, aún más rápido que la máquina más rápida del laboratorio hoy en día, para investigación en ciencia abierta.

El nivel de rendimiento de 2 exaflops 2 2,000,000,000,000,000,000 cálculos por segundo is es un impulso notable sobre las máquinas actuales. Pero podrían pasar muchas cosas en los tres años que llevará construir El Capitán. Las máquinas de la Cumbre recuperaron el primer puesto para los Estados Unidos después de años durante los cuales las supercomputadoras chinas fueron más rápidas, y China, Francia y Japón están compitiendo con los Estados Unidos para ser los primeros en cruzar el umbral de los exaflops.

Confiados en que El Capitan será el más rápido

, pero HPE y sus socios confían en que El Capitan será la máquina más rápida, en parte debido a toda la nueva investigación y desarrollo que está financiando para hacer que una máquina tan gigantesca sea práctica.

«Creemos que la tecnología que estamos construyendo, entre las CPU y GPU de AMD y la arquitectura Shasta que estamos construyendo en HPE, está absolutamente al límite de lo que es posible en este marco de tiempo», dijo Peter Ungaro, líder del negocio de computación de alto rendimiento de HPE. «Creemos firmemente que vamos a tener la mejor máquina del planeta.»

También, tome los números con un grano de sal. Las clasificaciones Top500 se basan en el rendimiento sostenido de una supercomputadora. Pero la puntuación de 2 exaflops de El Capitán se basa en el rendimiento máximo, un número que, si bien es más alto, no es tan representativo del rendimiento del mundo real.

El rendimiento máximo es más fácil de predecir con tanta antelación de la construcción real de El Capitán, dijo el laboratorio Livermore en un comunicado. Esperan que la diferencia entre el rendimiento sostenido y el máximo sea similar a la de Summit, lo que le daría a El Capitán un rendimiento sostenido de aproximadamente 1,5 exaflops.

Los organizadores Top500 han estado trabajando durante años en una nueva prueba de velocidad de supercomputación llamada HPCG, que esperan que represente de manera más amplia diferentes tareas de computación.

Publicada por primera vez el 4 de marzo de 2020 a las 10:00 a.m. Hora del Pacífico.