¿Qué es la supercomputación?

La tecnología de supercomputación comprende superordenadores, los ordenadores más rápidos del mundo. Los superordenadores se componen de Interconnect, sistemas de E/S, memoria y núcleos de procesador.

A diferencia de los ordenadores tradicionales, los superordenadores utilizan más de una unidad central de procesamiento (CPU). Estas CPU se agrupan en nodos de cálculo, que comprenden un procesador o un grupo de procesadores (multiprocesamiento simétrico (SMP)) y un bloque de memoria. A escala, un superordenador puede contener decenas de miles de nodos. Con capacidades de comunicación Interconnect, estos nodos pueden colaborar en la resolución de un problema específico. Los nodos también utilizan interconexiones para comunicarse con sistemas de E/S, como almacenamiento de datos y redes.

Cabe señalar que, debido al consumo de energía de los superordenadores modernos, los centros de datos requieren sistemas de refrigeración e instalaciones adecuadas para albergarlo todo.

Como los superordenadores se utilizan a menudo para ejecutar programas de inteligencia artificial, la supercomputación se ha convertido en sinónimo de IA. Este uso regular se debe a que los programas de IA requieren la computación de alto rendimiento que ofrecen los superordenadores. En otras palabras, los superordenadores pueden manejar los tipos de cargas de trabajo que suelen necesitar las aplicaciones de IA.

Por ejemplo, IBM construyó los superordenadores Summit y Sierra pensando en las cargas de trabajo de big data e IA. Están ayudando a modelar supernovas, a innovar con nuevos materiales y a explorar el cáncer, la genética y el medio ambiente, utilizando tecnologías disponibles para todas las empresas.

La supercomputación se mide en operaciones de coma flotante por segundo (FLOPS). Los petaflops son una medida de la velocidad de procesamiento de un ordenador equivalente a mil billones de flops. Y un sistema informático de 1 petaflop puede realizar un cuatrillón (10¹⁵) de fracasos. Desde una perspectiva diferente, los superordenadores pueden tener un millón de veces más potencia de procesamiento que el ordenador portátil más rápido.

Según la lista TOP500, el superordenador más rápido del mundo es el japonés Fugaku, con una velocidad de 442 petaflops en junio de 2021. Los superordenadores de IBM, Summit y Sierra, ocupan el segundo y tercer puesto, con 148,8 y 94,6 petaflops, respectivamente. Summit se encuentra en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, una instalación del Departamento de Energía de EE. UU. en Tennessee. Sierra se encuentra en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en California.

Para poner las velocidades actuales en perspectiva, cuando Cray-1 se instaló en el Laboratorio Nacional de Los Álamos en 1976, logró una velocidad de alrededor de 160 megaflops. Un megaflop puede realizar un millón (10⁶) de fracasos.

El término supercomputación se utiliza a veces como sinónimo de otros tipos de computación. Pero otras veces, los sinónimos pueden ser confusos. Para aclarar algunas similitudes y diferencias entre los tipos de computación, aquí hay algunas comparaciones comunes.

Mientras que la supercomputación suele referirse al proceso de cálculos complejos y grandes utilizados por los superordenadores, la computación de alto rendimiento (HPC) es el uso de varios superordenadores para procesar cálculos complejos y grandes. Ambos términos se utilizan a menudo indistintamente.

Los superordenadores a veces se denominan ordenadores paralelos porque la supercomputación puede utilizar el procesamiento paralelo. El procesamiento paralelo se produce cuando varias CPU trabajan para resolver un único cálculo en un momento dado. Sin embargo, los escenarios de HPC también utilizan el paralelismo, sin necesidad de utilizar un superordenador.

Otra excepción es que los superordenadores pueden utilizar otros sistemas de procesadores, como procesadores vectoriales, procesadores escalares o procesadores multiproceso.

La computación cuántica es un modelo informático que aprovecha las leyes de la mecánica cuántica para procesar datos, realizando cálculos basados en probabilidades. Su objetivo es resolver problemas complejos que los superordenadores más potentes del mundo no pueden resolver y nunca resolverán.

La supercomputación evolucionó durante muchos años desde que la máquina Colossus se puso en funcionamiento en Bletchley Park en la década de 1940. El Colossus fue el primer ordenador funcional, electrónico y digital diseñado por Tommy Flowers, ingeniero telefónico de investigación de la Oficina General de Correos (GPO).

El término superordenador comenzó a utilizarse a principios de la década de 1960, cuando IBM lanzó el IBM 7030 Stretch y Sperry Rand presentó el UNIVAC LARC. Estos son los dos primeros superordenadores intencionales, diseñados para ser más potentes que las máquinas comerciales más rápidas disponibles en ese momento. Los acontecimientos que influyeron en el progreso de la supercomputación comenzaron a finales de la década de 1950, cuando el gobierno de EE. UU. comenzó a financiar regularmente el desarrollo de tecnología edge y de alto rendimiento para aplicaciones militares.

Aunque los superordenadores se produjeron inicialmente en cantidades limitadas para el gobierno, la tecnología desarrollada se abriría camino en las corrientes industriales y comerciales. Por ejemplo, dos empresas estadounidenses, Control Data Corporation (CDC) y Cray Investigación, lideraron el sector de los superordenadores comerciales desde mediados de la década de 1960 hasta finales de la de 1970. El CDC 6600, diseñado por Seymour Cray, se considera el primer superordenador comercial exitoso. IBM se convertiría más tarde en líder del sector comercial desde la década de 1990 hasta la actualidad.