MareNostrum 4, un supercomputador de película

Especial desde Barcelona

Todo comenzó a comienzos de 2005. MareNostrum nacía oficialmente en el Barcelona Supercomputing Center, el centro nacional de supercomputación creado un año antes para responder a las crecientes necesidades de investigación y de procesamiento de alto rendimiento de instituciones como la Universidad Politécnica de Catalunya.

En ese momento, MareNostrum I se diseñó y construyó con 4.812 procesadores, llegando a situarse como el cuarto supercomputador más potente a nivel mundial. Doce años después ha visto la luz la cuarta generación, MareNostrum 4, capaz de llevar a cabo en un solo día los mismos cálculos que procesaba en todo un año esa primera versión de 2005.

Otro dato a tener en cuenta. Si se compara con MareNostrum 3 (2012), dispone de 12 veces más potencia que ese sistema pero con un consumo energético solamente un 30% mayor, lo que sitúa a este supercomputador como el decimotercero más potente de la popular lista Top500 elaborada bianualmente.

De hecho, su pico de rendimiento está en los 13,7 Pflops/s, lo que le ha valido esa posición (es también el cuarto más potente de Europa). Lo consigue gracias a una configuración realmente monstruosa: En un primer bloque de propósito general se han instalado 48 racks con 3.456 nodos. Cada nodo cuenta con dos chips Intel Xeon Platinum de 24 núcleos cada uno. Esto hace un total de 165.888 núcleos y una memoria de 390 Terabytes.

En un segundo bloque de tecnologías emergentes se han implementado tres clústeres con procesadores IBM Power9+GPUs Nvidia Volta, otro con procesadores Intel Knights Hill y el último basado en procesadores ARM de 64bits.

En el apartado de almacenamiento, MareNostrum 4 dispone de cinco racks con capacidad para almacenar 14 Petabytes de información. Todo ello (los dos bloques de procesamiento y el de almacenamiento) está conectado mediante una red de alta velocidad Omnipath.

En cuanto a la inversión realizada para construir el centro de datos, los responsables indican que asciende a 34 millones de euros, aportados por el Ministerio de Industria (60%), el Gobierno de Cataluña (30%) y la Universidad Politécnica de Barcelona (10%).

La misión del Centro Nacional de Computación BSC

Pero, ¿para qué se utiliza este supercomputador más allá del particular ranking Top500 de rendimiento? Lo cierto es que es usado para múltiples tareas que requieren computación de alto rendimiento. Un detalle a tener en cuenta es que, según nos explicaba Mateo Valero, director del BSC, La potencia de MareNostrum 4 podría ser superior a la actual. “Lo podíamos haber diseñado para obtener un mejor índice y ascender en el ranking, pero nuestra decisión siempre ha sido crear supercomputadores para obtener el máximo rendimiento en las tareas que ejecutan diariamente, eso es lo que realmente nos importa”.

Valero, que está presente en proyectos anteriores al de la creación del BSC en 2005, no duda en señalar que MareNostrum siempre se ha concebido para ayudar en procesos de investigación. A pesar de que parte de las cargas de trabajo provienen de solicitudes de empresas privadas, el 80% de las tareas que se ejecutan son totalmente gratuitas: “Este supercomputador está disponible para investigadores y científicos españoles y europeos. Su objetivo es mejorar la sanidad, encontrar materiales más eficientes, estudiar los cambios climáticos, adelantarse a posibles catástrofes… pero también aumentar la eficiencia de las industrias” Efectivamente, cada día se realizan miles de millones de cálculos relacionados con el genoma humano, la investigación de la estructura en proteínas, el diseño de nuevos medicamentos…

Todos y cada uno de estos proyectos ejecutados en el supercomputador están controlados por un comité científico, que asigna tiempo de cómputo en función de su importancia. No obstante, Valero recalcaba durante el encuentro que cualquier persona u organización puede enviar a este comité su propuesta para usar la capacidad de computación de MareNostrum.

A modo de ejemplo, el supercomputador ha destinado 20 millones de horas de cálculo al proyecto ganador del Nobel de Física, el proyecto LIGO, cuyo cometido era detectar las ondas gravitacionales creadas cuando dos agujeros negros colisionan y predichas hace décadas por Albert Einstein.

Intel, en el corazón de MareNostrum 4

No es casualidad que detrás de esta configuración se encuentre la última generación de la plataforma Intel Xeon Scalable y, más en concreto, los chips Intel Xeon Platinum. El fabricante asegura que se trata del mayor avance conseguido entre una versión y la anterior durante la última década, no solamente a nivel de rendimiento, sino también de seguridad y agilidad.

Carlos Clerencia, director general de Intel Iberia, aportaba algunas cifras que avalan la idoneidad de usar Intel Xeon en MareNostrum: Los nuevos chips casi doblan en rendimiento general (1,65x) a la anterior generación, siendo especialmente buenos en protección de datos, donde sí se consigue un rendimiento de 2x.

Si se comparan con servidores de hace cuatro años, aquellos que utilizan chips Intel Xeon Scalable aportan 4,2 veces más capacidad a la hora de crear máquinas virtuales, mientras se reduce un 65% el coste total de propiedad.

Por su parte, Antonino Albarrán, director de tecnología de Intel Iberia, explicaba que entre las mejoras incorporadas a la nueva plataforma destaca una nueva arquitectura a través de la cual todos los núcleos de la CPU están conectados entre sí en una estructura de malla, por lo que a la hora de mover los datos entre estos núcleos las operaciones no requieren tanto tiempo de espera en el intercambio de información. Es lo que se denomina Intel Mesh Architecture. En las anteriores generaciones se usaba una estructura en anillo para interconectar los núcleos.

En total, Intel Xeon Scalable ya ha conseguido romper casi 60 records mundiales a través de otros tantos bancos de pruebas en áreas de procesamiento basado en cloud, Inteligencia artificial y redes.

El CPD más bonito del mundo

Además de ser el decimotercer supercomputador más potente a nivel mundial, MareNostrum también puja por ser el más bonito. Es así porque está construido en el interior de una capilla cercana al rectorado de la Universidad Politécnica de Catalunya. Eso sí, no se habrían conseguido los niveles de eficiencia energética de no ser por el cubo de cristal en el que se encuentra todos los recursos TIC que conforman el datacenter. Pero más allá de la eficiencia, lo cierto es que esta estructura cubicular también ayuda a aumentar la espectacularidad arquitectónica del conjunto al mezclar elementos tanto antiguos (como los ventanales y columnas de la capilla) como nuevos.

Por tanto, MareNostrum 4 se encuentra en estos momentos en proceso de selección por parte de la organización DCD para ser elegido el centro de datos más bonito del mundo, en una votación abierta donde cualquiera puede participar a través de este enlace.

Por último, conviene destacar que el propio Dan Brown, creador de bestsellers tan reconocidos como “El código da Vinci”, “Ángeles y Demonios”, “Inferno” o “El símbolo perdido”, quedó tan prendado de las instalaciones en las que se encuentra MareNostrum 4 que decidió incluirlas dentro de su última obra, “Origen”, ya a la venta en librerías y que muy pronto será adaptada a la gran pantalla. Por supuesto, el MareNostrum que veremos en el cine será una réplica a tamaño real y no el original. Como decía Valero ya de forma más distendida, “¡seguridad ante todo!”.