La misión final de la supercomputadora Mira nos ayudará a comprender el universo

La supercomputadora de petaescala Blue Gene / Q, Mira, fue construida por IBM para el Laboratorio Nacional Argonne. Foto: Laboratorio Nacional Argonne / CC BY 2.0

Mira se retira para hacer espacio para la supercomputadora más rápida del país, pero primero, está terminando su proyecto más grande hasta el momento.

Por Sarah Kessler / Sep 30, 2019

Traducido por L. Domenech

Se espera que pronto sea la supercomputadora más rápida de Estados Unidos para iniciar sesión en línea en 2021. Con el nombre de Aurora, será capaz de realizar un quintillón (mil millones de billones) de cálculos por segundo, lo que la hace unas 50 veces más rápida que las computadoras más potentes de la actualidad y lo suficientemente rápida para comenzar cartografiar el millón de billones de conexiones del cerebro humano. Los científicos también esperan que la supercomputadora, que se alojará en el Laboratorio Nacional Argonne en Lemont, Illinois, potenciará la inteligencia artificial. para ayudar en el desarrollo de nuevos tratamientos contra el cáncer, identificar lugares para buscar materia oscura y permitir el descubrimiento de materiales novedosos que podrían mejorar todo, desde las baterías hasta los medicamentos.

Aurora, en resumen, es un desarrollo extremadamente emocionante y muy esperado.

Pero esta historia no trata de Aurora, la nueva máquina de moda de la que todos los científicos computacionales están hablando. Se trata de Mira, la supercomputadora que ya cumple los  siete años y todavía muy capaz que se cerrará este año para dejar su espacio para Aurora.

Mira está a un poco más de dos meses de su eliminación, pero no se está retirando. En cambio, Mira está trabajando arduamente en la tarea más grande de su carrera: simular cómo una gran parte de nuestro universo evolucionó durante miles de millones de años, un proyecto que ayudará a responder preguntas fundamentales sobre nuestra existencia.

Mira está recibiendo su último hurra.

"No tenemos un plan para el pastel o el champán, y técnicamente no podemos tener champán en las instalaciones", dice Katherine Riley, directora de ciencia de Argonne Leadership Computing Facility, que ha trabajado en Mira y sus predecesores de la misma arquitectura durante los últimos 15 años. "Esto puede sonar como una versión realmente nerd del pastel, pero es realmente nuestro pastel". Los científicos de la instalación informática han denominado al proyecto "El último viaje".

"Presentamos a Mira" de la página de YouTube del Laboratorio Nacional Argonne

Mira comparte los 25,000 pies cuadrados de espacio elevado para computadoras del edificio de ciencias de la computación Argonne con varias otras máquinas gigantes. Desde el exterior, se parece mucho a un contenedor de envío de gran tamaño. Detrás de su envoltorio exterior, se asemeja a un conjunto de pilas de bibliotecas, aunque llenas de 48 racks, 786,432 procesadores y 768 terabytes de memoria en lugar de libros.

Solo las supercomputadoras más potentes del mundo serían capaces de ejecutar una simulación y un análisis tan complejo como The Last Journey con la alta resolución necesaria. Y existen pocas simulaciones de este tipo porque el tiempo en máquinas como Mira suele tener una demanda muy alta, y simular la evolución en una gran parte del universo requiere una gran cantidad de tiempo. The Last Journey requerirá 800 millones de horas centrales (aproximadamente seis semanas de trabajo ininterrumpido para Mira), que es la mayor cantidad de tiempo jamás asignada a un proyecto por Argonne Leadership Computing Facility.

"No tenemos un plan para pastel o champán, y técnicamente no podemos tener champán en las instalaciones".

Debido a que la instalación de computación es parte de un laboratorio nacional administrado por el Departamento de Energía, cualquier investigador puede postularse a un programa de asignación revisado por pares por tiempo en sus herramientas increíblemente caras (Aurora costará $ 500 millones) con el único requisito de que publiquen la investigación cuando esté terminada. Pero ganar tiempo es un proceso competitivo y, por lo general, se otorgan premios a varios proyectos que se ejecutan en Mira al mismo tiempo, cada uno de los cuales utiliza solo una parte de la potencia de procesamiento de la máquina. El último viaje, por el contrario, tiene toda la atención de Mira.

Esta asignación inusualmente grande es posible en parte porque Mira tiene una fecha de retiro establecida, y solo se pueden iniciar proyectos que definitivamente se pueden completar en el tiempo restante.

Esto es lo que implica el último viaje: el 20 de agosto, Mira comenzó con un modelo de cómo se veía el universo 50 millones de años después del Big Bang, según las últimas teorías cosmológicas. Luego, Mira comenzó a simular los miles de millones de años de evolución que pasaron entre ese punto y el presente para crear un modelo de alta resolución de cómo se vería una gran parte del universo hoy según esa teoría. Este modelo se comparará con los datos de los telescopios sobre cómo se ve realmente una parte similar del universo. Al comparar los resultados de la simulación con lo que realmente se puede observar, los científicos podrán evaluar cuán precisa es probablemente la teoría.

Simular la vida útil del universo podría ayudar a responder algunas de las preguntas más intrigantes de la ciencia: la materia oscura y la energía oscura constituyen el 95% del universo, pero ¿de dónde vienen? ¿Por qué parece que el universo se expande a un ritmo acelerado y qué significa para nuestro futuro?

"Realmente esperamos arrojar algo de luz sobre algo que encontramos y no entendemos que es muy fundamental para la composición de nuestro universo", dice Katrin Heitmann, física y científica computacional en el Laboratorio Nacional Argonne, quien es la investigadora principal de The Last Viaje.

Pero, ¿es una supercomputadora envejecida, una anciana, en realidad, entre la mayoría de sus pares, una buena opción para una tarea tan grande y complicada? Oh, puedes apostar que lo es.

Muchas de las partes de Mira todavía están conectadas por lo que sigue siendo una de las redes más eficientes del mundo. Y la supercomputadora es inusualmente confiable. "Nada falla", dice Riley, "simplemente sigue funcionando". Eso es especialmente útil para proyectos que, como The Last Journey, pues usarán todos los nodos de la infraestructura, porque si uno fallara, toda la simulación fallaría. Mira también tiene suficiente memoria para manejar una gran cantidad de datos que creará la simulación.

"Nada falla. Simplemente sigue adelante ".

Simular cómo evolucionó una gran parte del universo será el último gran logro en la distinguida carrera de Mira. Las capacidades de la supercomputadora han superado los límites de lo muy pequeño y lo muy grande. Se ha utilizado para ayudar a descubrir cómo unir nanotejidos (capas de átomos individuales que mejoran o separan otros materiales), una hazaña que los científicos ni siquiera estaban seguros de poder simular en ese momento; para mejorar la seguridad en materiales usados ​​en ambientes extremos; y reducir el impacto del carbono del hormigón. A gran escala, ha contribuido a la comprensión de nuestro clima global y ha simulado la explosión de bastantes estrellas, lo que, como la simulación actual, es útil para comprender las materias primas de nuestro universo.

Después de que Mira termine El último viaje, Argonne planea apagarlo el 31 de diciembre. Lo más probable es que las piezas de Mira se reciclen.

"Estoy desconsolado", dice Riley sobre la jubilación de Mira. Parte del sentimiento es personal, Mira y sus predecesores han conformado una gran parte de su carrera, pero parte también es técnico. Mientras que Argonne necesita ahorrar espacio y energía para dejar espacio para Aurora, Mira sigue siendo impresionante. “Casi al final, está ejecutando estas enormes simulaciones”, dice Riley. "Y realmente los está sacudiendo, ni siquiera parpadea".

El artículo original se puede leer en inglés en Medium / One Zero