MareNostrum 5: Supercomputació europea amb 314.000 bilions de càlculs per segon

Ubicat al Barcelona Supercomputing Center, destaca en el context europeu amb la seva capacitat de 314 petaflops, impulsant la investigació en intel·ligència artificial, biomedicina i canvi climàtic

MareNostrum 5: Supercomputació europea amb 314.000 bilions de càlculs per segon
Mateo Valero, director del BSC-CNS, davant del MareNostrum 5. Foto: Saül Gordillo

L'avanç tecnològic ha assolit un nou cim amb l'arribada del MareNostrum 5, el supercomputador més recent del Barcelona Supercomputing Center–Centre Nacional de Supercomputació (BSC-CNS). Sota la iniciativa European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU), aquest tità de la computació posseeix una capacitat sorprenent de 314 petaflops, equivalents a 314.000 bilions de càlculs per segon, marcant un abans i un després en la història de la supercomputació europea.

Al barri barceloní de Pedralbes, a la plaça Eusebi Güell, en un entorn privilegiat i tranquil, visito el BSC, on vaig tenir l'oportunitat d'admirar tant el MareNostrum 4 com el seu successor, el MareNostrum 5. Guiat pel coordinador de comunicació José Luis Cánovas Zafra, vam tenir la sort de saludar el director del centre, Mateo Valero, i ser atesos pel director d'Operacions i CIO Sergi Girona i la directora de la Unitat de Tecnologies del Llenguatge Marta Villegas. Algoritmo Transparente s'endinsa aquesta setmana en una de les eines més poderoses i avançades per a la investigació científica.

Una fita tecnològica al cor de Barcelona

Durant la visita al BSC, Sergi Girona ens va explicar que el MareNostrum 5 està dividit en dues particions per maximitzar la seva versatilitat i rendiment. Aquesta estructura dual permet que el supercomputador gestioni una àmplia varietat de tasques de manera eficient. La partició de propòsit general (CPU) permet executar múltiples tasques simultàniament, la qual cosa la fa ideal per resoldre problemes científics complexos que requereixen una gran capacitat de processament. En contrast, la partició accelerada (GPU) està optimitzada per a tasques específiques com la Intel·ligència Artificial i la simulació numèrica. Aquesta partició utilitza xips d'última generació que superen la potència del MareNostrum 1, que en el seu moment ocupava tota la capella de Torre Girona.

El MareNostrum 5 no és simplement un prodigi tècnic per la seva capacitat de càlcul, sinó que la seva arquitectura heterogènia representa un avenç significatiu. Aquesta combinació única d'una partició de propòsit general (CPU) i una partició accelerada (GPU) el situa en una posició de lideratge global. La primera, amb l'arquitectura x86 d'Intel, arriba als 45,4 petaflops, mentre que la segona, equipada amb tecnologia NVIDIA Hopper, arriba als 260 petaflops. Això situa ambdues particions entre els 20 supercomputadors més potents del món, un assoliment que converteix el BSC en l'únic centre europeu amb dues entrades en el Top20 del rànquing LINPACK.

Sergi Girona, davant del MareNostrum 4, a la capella Torre Girona. Foto: Saül Gordillo

El MareNostrum 5 del Barcelona Supercomputing Center s'erigeix com una de les màquines més poderoses del món. Capaz de realitzar 314.000 bilions de càlculs per segon, aquest supercomputador impulsa la investigació en IA, biomedicina i canvi climàtic, i prepara el terreny per a la integració amb la computació quàntica.

 

Aplicacions científiques de vanguardia

Les capacitats del MareNostrum 5 són tan àmplies com diverses. Marta Villegas, líder del projecte en Processament del Llenguatge Natural, destaca en la nostra conversa com aquest supercomputador pot entrenar models de llenguatge massius, amb centenars de milers de milions de paràmetres. "L'ideal és que puguem parlar amb les màquines en les nostres llengües maternes", comenta Villegas, subratllant la rellevància d'entrenar models de llenguatge massius que puguin gestionar grans volums de dades en diferents idiomes.

Sergi Girona, director d'operacions del BSC, ens ofereix una visió àmplia de les capacitats del MareNostrum 5. En particular, destaca el seu paper crucial en el projecte Destination Earth de la Unió Europea. "Podrem crear una rèplica virtual completa del planeta Terra per predir els efectes del canvi climàtic amb una precisió sense precedents", assenyala Girona, destacant la importància d'aquesta eina en la lluita contra els desafiaments mediambientals globals.

Marta Villegas destaca el rol del BSC al futur ChatGPT multilingüe anunciat pel govern espanyol a l’últim Mobile World Congress. Foto: Saül Gordillo

Transformant la investigació mèdica

A més del seu impacte en l'estudi del canvi climàtic i el processament del llenguatge natural, el MareNostrum 5 està preparat per revolucionar la investigació mèdica. La capacitat de dissenyar nous fàrmacs, desenvolupar vacunes i simular la propagació de virus es veurà enormement potenciada. Els científics podran abordar problemes complexos de biomedicina amb una precisió i rapidesa sense precedents, la qual cosa obrirà noves possibilitats en el camp de la salut.

El MareNostrum 5 també promet avenços significatius en la ciència de materials i l'enginyeria. La simulació i optimització del disseny d'avions, per exemple, serà molt més eficient, contribuint a una aviació més segura, neta i eficient. Així mateix, la simulació de processos per generar noves formes d'energia, com la fusió nuclear, es beneficiarà enormement d'aquesta capacitat computacional.

Integració amb la computació quàntica

Un altre aspecte destacable del MareNostrum 5 és la seva futura integració amb dos dels primers ordinadors quàntics al sud d'Europa. Un d'aquests ordinadors serà part de la iniciativa Quantum Spain, impulsada pel Ministeri de Transformació Digital a través de la Secretaria d'Estat de Digitalització i Intel·ligència Artificial (SEDIA). L'altre serà un dels primers ordinadors quàntics europeus, seleccionat per la EuroHPC JU. Aquesta integració marcarà un avenç significatiu en la capacitat de resoldre problemes complexos, obrint noves fronteres en la investigació científica.

Abans fins i tot de la seva posada en marxa, el MareNostrum 5 ha estat reconegut com el màxim assoliment del 2023 en l'àmbit de la supercomputació per la revista especialitzada HPCWire. Aquest reconeixement destaca la manera en què el MareNostrum 5 combina la supercomputació tradicional amb la intel·ligència artificial per impulsar descobriments i ampliar noves fronteres de la ciència.

Les aplicacions del MareNostrum 5 van més enllà de la investigació acadèmica. També està destinat a col·laborar amb empreses sota condicions especials, fomentant una sinergia entre la ciència i la indústria. La seva enorme capacitat d'emmagatzematge, amb 650 petabytes, i la seva xarxa d'interconnexió InfiniBand NDR200 permeten una cooperació eficient entre els seus més de 8.000 nodes. Això el converteix en una eina inigualable per a la ciència de materials, l'enginyeria, la medicina i moltes altres àrees.

Una infraestructura impressionant

El supercomputador MareNostrum 5 ocupa una superfície d'aproximadament 800 metres quadrats, similar a l'espai que ocupen tres pistes de tennis en paral·lel. L'espai de més de sis metres d'altura compta amb un fals terra de 120 centímetres per a l'electricitat i la refrigeració, un sistema de detecció i extinció d'incendis i un sistema de climatització avançat. Els serveis necessaris per al seu funcionament, com la refrigeració i els transformadors elèctrics, ocupen gairebé el triple d'espai comparat amb el seu predecessor, el MareNostrum 4.

El sistema d'emmagatzematge del MareNostrum 5 podria albergar 1.280 còpies de tots els llibres catalogats al llarg de la història, una indicació clara de la seva capacitat monumental. Els cables de coure i de fibra òptica tenen una longitud total de 160 quilòmetres, suficient per arribar des de Barcelona fins a Fraga o Perpinyà si es col·loquessin en línia recta.

MareNostrum 5. Foto: Saül Gordillo

Un salt quàntic en la supercomputació

La integració de MareNostrum 5 amb els ordinadors quàntics és un avenç significatiu en la capacitat de resoldre problemes científics complexos. Aquesta iniciativa, que inclou el primer ordinador quàntic de la Xarxa Espanyola de Supercomputació i un dels primers europeus, posicionarà el BSC com un pioner en la computació quàntica. La computació quàntica, amb la seva capacitat per realitzar càlculs molt més ràpidament que els ordinadors tradicionals, obrirà noves possibilitats per a la investigació en diversos camps, des de la física teòrica fins a la criptografia.

La construcció del MareNostrum 5 també s'ha realitzat tenint en compte l'educació i la difusió científica. S'espera que al voltant de 20.000 persones visitin el supercomputador cada any. Aquestes visites busquen fomentar les carreres científiques, especialment entre les nenes, a través del programa 'Som Investigadores'. Aquest programa té com a objectiu inspirar les joves a seguir carreres en ciències, tecnologia, enginyeria i matemàtiques (STEM), contribuint a tancar la bretxa de gènere en aquests camps.

Dades curioses i rellevants

Per posar en perspectiva la magnitud del MareNostrum 5, aquí hi ha algunes dades fascinants:

  • Potència de computació: MareNostrum 5 té una capacitat de càlcul màxima de 314 petaflops, equivalent a més de 380.000 ordinadors portàtils de gamma mitjana-alta.
  • Comparació amb antecessors: MareNostrum 5 és 23 vegades més potent que el seu predecessor MareNostrum 4, i prop de 10.000 vegades més potent que el primer de la saga, MareNostrum 1.
  • Rendiment de particions: La partició de propòsit general de MareNostrum 5 és la més gran del món basada en l'arquitectura x86, amb un rendiment pic de 45,4 petaflops. La partició accelerada, la tercera més potent d'Europa i vuitena del món, té un rendiment pic de 260 petaflops.
  • Comparació amb MareNostrum 1: La partició accelerada de MareNostrum 5 disposa de 4.480 xips de darrera generació NVIDIA Hopper100. Cada un d'ells, d'uns 8 cm², supera la potència de tot el MareNostrum 1 instal·lat el 2004, que ocupava tota la capella de Torre Girona i va ser el quart més potent del món.
  • Eficiencia: Els càlculs que MareNostrum 5 fa en una hora, a un portàtil de gamma mitjana-alta li portarien 46 anys.
  • Infraestructura: El supercomputador ocupa una superfície d'uns 800 m², similar a l'espai que ocupen tres pistes de tennis en paral·lel. L'espai compta amb un fals terra de 120 cm per a l'electricitat i la refrigeració, sistema de detecció i extinció d'incendis, i sistema de climatització avançat.
  • Longitud de cables: Els cables de coure i de fibra òptica de MareNostrum 5 tenen una longitud total de 160 km. Col·locats en línia recta podrien arribar des de Barcelona fins a Fraga o Perpinyà.
  • Emmagatzematge: MareNostrum 5 està organitzat en més de 180 racks que contenen safates amb xips, targetes de xarxa, memòria RAM i discos durs. El sistema d'emmagatzematge podria albergar 1.280 còpies de tots els llibres catalogats al llarg de la història.

El MareNostrum 5, amb la seva impressionant capacitat i disseny avançat, representa un far d'innovació en el món de la supercomputació. Com sosté Sergi Girona, "en cinc anys, la màquina es mereixerà ser substituïda", la qual cosa subratlla la ràpida evolució en aquest camp i la constant necessitat de superar-se a si mateixa. En la nostra visita al BSC, vam poder apreciar de prop l'esforç, la passió i el compromís d'un equip dedicat a empènyer els límits de la ciència i la tecnologia. MareNostrum 5 no només és una meravella tècnica, sinó també un símbol del que podem aconseguir quan la innovació es posa al servei del coneixement i el progrés humà.

Algoritme Transparent fuig avui de l'actualitat. Fins la setmana que ve!

[Article publicat originàriament a Algoritmo Transparente.]

Articles relacionats

Estigues al dia. Subscriu-te al butlletí