Las Supercomputadoras son computadoras con capacidades computacionales enormes muy superiores a las comumente disponibles por los usuarios tanto domésticos como profesionales y trabajar con ellas representa el sueño dorado de cualquier informático.

Hoy en día el diseño de Supercomputadoras se sustenta en 3 importantes tecnologías:

1- La de Registros Vectoriales, creada por Seymour Cray, considerado el padre de la Supercomputación, quien inventó y patentó diversas tecnologías que condujeron a la creación de máquinas de computación ultra-rápidas. Esta tecnología permite la ejecución de inúmerables operaciones artitméticas en paralelo.

2.- El sistema conocido como M.P.P. por las siglas de Massively Parallel Processors o Procesadores Masivamente Paralelos, que consiste en la utilización de cientos y a veces miles de microprocesadores estrechamente coordinados.

3.- Clusters de ordenadores de uso general y relativo bajo costo, interconectados por redes locales de baja latencia y el gran ancho de banda.

Recientemente, con la popularización de la Internet, han surgido proyectos de computación distribuída, en donde softwares especiales aprovechan el tiempo ocioso de miles de ordenadores personales para realizar grandes tareas por un bajo costo.

Por su alto costo, los superordenadores tienen su uso limitado a organismos gubermamentales, militares y grandes centros de investigación, en donde tienen aplicaciones científicas, como en la simulación de procesos naturales (previsión del tiempo, análisis de cambios climáticos, entre otros procesos), modelaje molecular, simulaciones físicas como túneles de viento, criptoanálisis, etc. Pero probablemente el mayor uso de este tipo de tecnología es en el desarrollo de armas de destrucción masiva, por el gobierno estadounidenses y en la criptoanálisis, por la Agencia de Seguridad Nacional (NSA) del mismo país.

Las supercomputadoras más veloces aún resultan lentas para muchas necesidades científicas de gran trascendencia social. Prevenir cambios climáticos a corto y largo plazo, el tratamiento masivo de la información en finanzas o la seguridad en el comercio electrónico requieren mayor capacidad de computación de la posible en estos momentos. El futuro de la fusión nuclear para conseguir energía barata, el desarrollo de la ingeniería genética, la nanotecnología o los nuevos materiales está comprometido por la potencia de los ordenadores. Si queremos seguir avanzando en el conocimiento básico del universo y en el desarrollo tecnológico necesitamos máquinas de cómputo más veloces.

¿Cómo se define técnicamente la velocidad de un ordenador? Cuando nos referirnos a la velocidad de un vehículo hablamos de kilómetros por hora. Al referirnos a un ordenador hablamos de operaciones en coma flotante por segundo, un flop en la jerga informática. A grosso modo una operación en coma flotante es un cálculo simple como una suma o una multiplicación. Actualmente los ordenadores más potentes son capaces de realizar varios billones de operaciones de coma flotante por segundo, varios teraflop. Es una cantidad de operaciones que desborda la capacidad humana. Sin embargo, estos ordenadores tardarían cien años en computar el plegado de una proteína, un problema cuya solución haría avanzar la medicina de forma sorprendente. Para realizar tareas semejantes se necesitarían ordenadores con capacidades de petaflop, de mil billones de operaciones por segundo. Siguiendo con la analogía del vehículo, necesitaríamos coches que alcanzaran velocidades mil veces superiores a las actuales.

A finales de los años 70 del siglo XX los ordenadores personales, los PC, empezaban su andadura en el mercado del gran consumo. Como mucho eran capaces de jugar al comecocos y sus precios no eran precisamente asequibles para la mayor parte de los consumidores. Los superordenadores de entonces costaban más de 45 millones de euros. Un PC actual, con mejores prestaciones que los superordenadores de aquella época, ronda ahora los 2000 euros. Sin embargo, los superordenadores no han seguido esta espectacular relación calidad-precio. Por ejemplo, el superordenador Blue ASCI de tres teraflops, utilizado hoy en día para supervisar las reservas nucleares de EEUU, cuesta unos 130 millones de euros. Cada operación en coma flotante en este sistema es diez veces más cara que la de un PC. Y eso sin tener en cuenta los costes indirectos como el gasto eléctrico, las instalaciones especiales, los técnicos altamente cualificados y el software especial. La computación de alto nivel ha sido exclusiva de unos pocos privilegiados.

Para mejorar estas velocidades en los superordenadores existen dos métodos:


1.- Solución "reciclado".- Consiste en interconectar varios PC formando una red y elaborar programas para hacerlos trabajar en paralelo. El resultado ha sido una solución que rivaliza con los mejores superordenadores a un precio muy inferior. Son las llamadas granjas de PC o Beowulf. La idea no es novedosa. En la década de los 50 el ejército norteamericano creó una red de ordenadores de válvulas de vacío llamada SAGE. Y en la década de los 80 se comercializaban clusters (agrupaciones) de minicomputadoras VAX. Sin embargo, han sido varios los factores técnico-económicos en los 90 que han hecho viable la idea. Entre ellos: el bajo coste actual de los PC, la caída de los costes para conectar localmente ordenadores y la aparición del sistema operativo Linux.


La primera granja de PC nació en 1994 en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales perteneciente a NASA. Los investigadores necesitaban una máquina capaz de alcanzar un gigaflop, un millón de operaciones en coma flotante por segundo. En aquel entonces un superordenador con estas características costaba más de un millón de euros. Demasiado dinero para dedicarlo a un solo grupo de investigación. Dos científicos, Donald J. Becker y Thomas Sterling, conectaron entre sí 16 PCs con microprocesadores Intel 486 a través de una red Ethernet y empleando Linux. Alcanzaron los 70 megaflops, una velocidad hoy ridícula pero similar a la alcanzada por algunos de los superordenadores comerciales de la época y por tan solo unos 45.000 euros, la décima parte del precio comercial. Bautizaron la máquina como Beowulf, en referencia al joven héroe de una leyenda medieval que derrotó al gigante Grendel. Becker y Sterling relatan su empresa con tono épico: "No nos rendimos. Sabíamos que los viejos PC del departamento de Oak Ridge eran arrinconados al sustituirse con modelos modernos. Quizá podríamos construir con máquinas recicladas nuestro Beowulf . Nuestro superordenador constaría de una mezcolanza de tipos y velocidades de procesador, pues queríamos aprovechar cualquier equipo que se nos concediera. Hubo que combinar los mejores componentes de diferentes PC. Cada vez que abríamos una máquina sentíamos la curiosidad del que desenvuelve un regalo de cumpleaños. En numerosas ocasiones sólo encontrábamos un trasto exhausto con el ventilador cubierto de polvo." En mayo de 2001 la granja constaba de 133 nodos: 75 microprocesadores Intel, 53 Intel-Pentium y 5 Alphas. Desde la historia épica de Beowulf se han creado muchas granjas de PC con otros nombres exóticos. En noviembre del año pasado, 28 de los 500 ordenadores más rápidos del mundo eran granjas de ordenadores.

2.- Solución "Cooperación".- El Proyecto Serendip está liderado por investigadores de la Universidad de California en Berkeley, pertenecientes al controvertido instituto SETI. El proyecto consiste en analizar señales de radio procedentes del espacio profundo para determinar indicios de vida inteligente. Existen más de 500 millones de ordenadores personales conectados a Internet. Gran parte del tiempo en que un ordenador permanece conectado a Internet está infrautilizado. ¿Por qué no aprovechar ese tiempo de cómputo desperdiciado para que todos ellos realicen pequeñas tareas de un gran proyecto? Esta fue la propuesta de SETI@home. Conectándose a su página en Internet se invita al usuario a descargarse un salvapantallas que realizará automáticamente la tarea sin perjuicio alguno. Después de instalar el programa, SETI@home nos envía datos de radioseñales, vía Internet y de forma automática, que son analizados por nuestra máquina en su "tiempo libre". De esta manera han conseguido tiempo de cómputo de más de tres millones de PC. Lamentablemente no han descubierto indicios de vida inteligente extraterrestre hasta el momento. La iniciativa pionera de SETI ha sido posteriormente seguida por otros megaproyectos como la secuenciación del genoma humano, proyectos de evolución en vida artificial como Tierra o grandes bases de datos científicas.

A pesar de estas dos posibles soluciones para mejorar las velocidades de estos superordenadores, las dos primeras potencias mundiales en tecnología informática: Estados Unidos y Japón, luchan desde 1970 en una feroz campaña por obtener el superordenador más rápido por el método directo invertiendo cantidades ingentes de dinero . Debido al gran avance que tiene la informática las soluciones de ambos bandos apenas logran mantener la hegemonia un par de años y justo cuando uno cree que tiene la más rápida el otro contrataca con una máquina superior en velocidad y generalmente más reducida en tamaño y con un menor consumo eléctrico.

En 2002 Japón tomó la delantera a Estados Unidos creando el simulador Earth, creado por la empresa NEC, y alojado en el Centro de Simulación Terrestre de Japón, dedicado a predecir y medir variaciones en la atmósfera, el océano y la corteza terrestre.
Esta computadora tenía un pico de velocidad máxima de 36 teraflops ( es decir unas 36 billones de operaciones en coma flotante por segundo ). Esta poderosa máquina superó en más del doble a la máquina americana que había estado reinando con anterioridad. Pero el impetú norteamericano por demostrar a los nipones que no se rendian en la lucha hizo que el dominio del simulador japonés Earth durase apenas 2 años, fecha en la que el laboratorio nacional de Lawrence Livermore en California junto con IBM crearón la que hasta hoy es la máquina más potente en el mundo, el BlueGene/L. Blue Gene/L de IBM encabeza la lista, con un rendimiento sostenido de 136,8 teraflops, o billones de cálculos de punto flotante por segundo.El sistema es modular y se espera que crezca hasta convertirse en una supercomputadora BlueGene/L de 360 teraflops cuando esté terminado en unos meses.El éxito de estre ingenio norteamericano radica en la arquitectura Blue Gene.

Blue Gene es capaz de procesar ciertos problemas a velocidades impresionantes, diez veces más rápido que lo que antes era posible. Una vez que la supercomputadora está completa, la Administración Nacional de Seguridad Nuclear contará con el tipo de herramienta de seguridad nacional necesaria para analizar con rapidez, cuestiones urgentes de envejecimiento de las reservas de armas nucleares. También dará soporte a códigos de simulación más amplios para respaldar la certificación de reservas norteamericanas.

Por primera vez en la historia, más del 51% de la cantidad total de sistemas en la lista está en manos de un único proveedor, IBM. IBM es el proveedor líder de sistemas de supercomputación instalados, con 259 sistemas, y del total acumulado de potencia de supercomputación, con un total récord de 976 teraflops. IBM tiene seis de los sistemas en la lista Top10, entre ellos, MareNostrum, la supercomputadora más potente de Europa, alimentada por el microprocesador POWER de IBM y eServer BladeCenter JS20 - la única supercomputadora basada en tecnología de servidor blade que se clasificó entre los primeros 5 a nivel mundial.


El gobierno japonés insatisfecho con esta posición tecnológica ha decidido poner manos en el asunto y volver al liderazgo mundial. Para ello se ha propuesto crear una supermáquina capaz de superar a las 5 máquinas más potentes del mundo unidas en granja, la primera máquina de la humanidad en superar la barrera de los petaflops. Se calcula que tendrá 10 petaflops o lo que es lo mismo tendrá una potencia de 10 quatrillones de operaciones por segundo, es decir será unas 250 veces más potente que la máquina que aún no acaba de montar IBM. El proyecto durará unos 6 años (comenzará en el 2006 y se esperá que esté listo para el 2012) y permitirá descifrar muchos enigmas que otras máquinas no podían permitiendo un mayor avance de la ciencia. De nuevo el mundo de las supercomputadoras vuelve a tener supremacia japonesa ¿por cuanto tiempo?.

Escrito por Francisco Jose Montes
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