Supercomputing
Supercomputación
¿Qué es?
Una «supercomputadora» es un término coloquial que hace referencia a una plataforma informática de nivel de centro de datos, normalmente un servidor o un clúster de computación compuesto por servidores, capaz de procesar datos a una velocidad muy superior a la de los ordenadores personales de consumo de la generación actual. Una supercomputadora puede alcanzar este nivel de computación de alto rendimiento (HPC) porque se basa en un gran número de las unidades de procesamiento más avanzadas, que pueden trabajar conjuntamente. Estos procesadores pueden incluir los productos de CPU más recientes, los aceleradores y módulos de GPU más avanzados para agilizar el procesamiento mediante computación paralela, así como otros procesadores especializados que ayudan a optimizar el rendimiento mediante computación heterogénea. El nodo de computación de una supercomputadora puede contar con el respaldo de nodos de almacenamiento y de red formados por otros servidores avanzados con funciones especializadas. Por último, la supercomputadora puede emplear innovadores métodos de gestión térmica, como la refrigeración líquida o la refrigeración por inmersión, para aprovechar al máximo el potencial de sus procesadores y mantener un funcionamiento estable.
Es evidente que los expertos en TI siempre están ampliando los límites de lo que puede clasificarse como una supercomputadora. La generación actual de supercomputadoras opera a escala de petaflops (cuatrillones de operaciones de coma flotante por segundo). En términos muy aproximados, esto equivale a una velocidad un millón de veces superior a la del PC de consumo más rápido. El siguiente objetivo es la «computación a exaescala», que supera el quintillón de operaciones de coma flotante por segundo (exaFLOPS). La computación cuántica, que utiliza la mecánica cuántica para procesar datos a una velocidad que los ordenadores «clásicos» nunca pueden alcanzar, es otro campo revolucionario de la informática que podría redefinir lo que denominamos supercomputadora.
Es evidente que los expertos en TI siempre están ampliando los límites de lo que puede clasificarse como una supercomputadora. La generación actual de supercomputadoras opera a escala de petaflops (cuatrillones de operaciones de coma flotante por segundo). En términos muy aproximados, esto equivale a una velocidad un millón de veces superior a la del PC de consumo más rápido. El siguiente objetivo es la «computación a exaescala», que supera el quintillón de operaciones de coma flotante por segundo (exaFLOPS). La computación cuántica, que utiliza la mecánica cuántica para procesar datos a una velocidad que los ordenadores «clásicos» nunca pueden alcanzar, es otro campo revolucionario de la informática que podría redefinir lo que denominamos supercomputadora.
¿Por qué la necesita?
Muchas invenciones modernas, desde la inteligencia artificial hasta la exploración espacial, han sido posibles gracias a la supercomputación. A continuación se presentan algunos de los ejemplos más destacados de cómo los superordenadores han transformado nuestro mundo.
● IA: Las aplicaciones modernas de IA, especialmente las relacionadas con la IA generativa, requieren introducir en el modelo de IA enormes conjuntos de datos de big data para que pueda llevar a cabo el entrenamiento de IA y «aprender» a generar las respuestas correctas durante la inferencia de IA. El número de parámetros de los datos es abrumador; en el caso de muchos modelos de lenguaje de gran tamaño (LLM), puede llegar a los billones. Sin supercomputación, crear un modelo de IA podría llevar años. Gracias a la supercomputación, cada día aparecen nuevas aplicaciones de IA.
● Cambio climático: Los superordenadores pueden ayudarnos a prepararnos para los efectos adversos de los fenómenos meteorológicos extremos. La Universidad de Waseda, en Japón, utiliza un clúster de computación compuesto por servidores GIGABYTE para simular el impacto de tifones y tsunamis en las regiones costeras. Los servidores pueden ejecutar varias simulaciones simultáneamente y con una precisión extraordinaria, lo que puede ayudar a los organismos competentes a llevar a cabo medidas de prevención de catástrofes. El calentamiento global también puede mitigarse mediante la búsqueda de nuevas formas de reducir las emisiones de carbono. El Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC) de España utiliza servidores GIGABYTE para participar en el proyecto «ARCTIC», cuyo objetivo es combatir la «propagación de los retrasos de vuelos»: el fenómeno por el que el retraso de un vuelo se propaga en cadena, generando un efecto de bola de nieve que desperdicia combustible y aumenta la contaminación atmosférica. El IFISC también contribuye al proyecto «VPP4ISLANDS», financiado por la UE, que prueba virtualmente la implantación de energías renovables mediante «gemelos digitales».
● Física cuántica: Los superordenadores son fundamentales para desvelar el funcionamiento del universo. La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) utiliza los servidores GPU de la serie G G482-Z51 de GIGABYTE para procesar los datos de los experimentos con partículas subatómicas realizados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Las plataformas de supercomputación pueden procesar los 40 terabytes de datos sin procesar que el acelerador de partículas genera cada segundo, lo que permite a los científicos explorar nuevas fronteras en nuestra comprensión de la física de partículas.
● Investigación científica: La investigación en energías limpias, medicina, dinámica molecular, nanomateriales y prácticamente cualquier campo del conocimiento puede acelerarse mediante la supercomputación. Una universidad tecnológica de referencia en Europa seleccionó el H262-Z63 de GIGABYTE, el servidor de alta densidad de la serie H especialmente diseñado para superordenadores, para actualizar su centro de datos y respaldar la investigación académica en ingeniería, bioquímica, ciencias naturales, ingeniería civil y matemáticas. En España, la Universidad de Barcelona construyó el clúster IQTC09 con 26 servidores GIGABYTE para ayudar a estudiantes y profesores a profundizar en la ciencia de materiales y en la química teórica y computacional. La Universidad Rey Juan Carlos utiliza un clúster compuesto por 8 servidores GIGABYTE para estudiar los mecanismos del envejecimiento celular y, con ello, generar nuevos conocimientos sobre enfermedades hereditarias y otras dolencias.
● Exploración espacial: La supercomputación es el lenguaje con el que nos comunicamos con mundos más allá del nuestro. El Observatorio Lowell de Arizona busca exoplanetas en el espacio exterior: planetas con características similares a las de la Tierra que podrían albergar vida. Los investigadores utilizan el servidor GPU de GIGABYTE para estudiar el «ruido estelar» emitido por nuestro propio Sol y ayudar a acelerar el proceso. El Centro Aeroespacial Alemán (DLR) utiliza el H261-Z60 de GIGABYTE con refrigeración líquida para ayudar a lanzar sondas destinadas a misiones espaciales a Marte, entre otros proyectos.
● IA: Las aplicaciones modernas de IA, especialmente las relacionadas con la IA generativa, requieren introducir en el modelo de IA enormes conjuntos de datos de big data para que pueda llevar a cabo el entrenamiento de IA y «aprender» a generar las respuestas correctas durante la inferencia de IA. El número de parámetros de los datos es abrumador; en el caso de muchos modelos de lenguaje de gran tamaño (LLM), puede llegar a los billones. Sin supercomputación, crear un modelo de IA podría llevar años. Gracias a la supercomputación, cada día aparecen nuevas aplicaciones de IA.
● Cambio climático: Los superordenadores pueden ayudarnos a prepararnos para los efectos adversos de los fenómenos meteorológicos extremos. La Universidad de Waseda, en Japón, utiliza un clúster de computación compuesto por servidores GIGABYTE para simular el impacto de tifones y tsunamis en las regiones costeras. Los servidores pueden ejecutar varias simulaciones simultáneamente y con una precisión extraordinaria, lo que puede ayudar a los organismos competentes a llevar a cabo medidas de prevención de catástrofes. El calentamiento global también puede mitigarse mediante la búsqueda de nuevas formas de reducir las emisiones de carbono. El Instituto de Física Interdisciplinar y Sistemas Complejos (IFISC) de España utiliza servidores GIGABYTE para participar en el proyecto «ARCTIC», cuyo objetivo es combatir la «propagación de los retrasos de vuelos»: el fenómeno por el que el retraso de un vuelo se propaga en cadena, generando un efecto de bola de nieve que desperdicia combustible y aumenta la contaminación atmosférica. El IFISC también contribuye al proyecto «VPP4ISLANDS», financiado por la UE, que prueba virtualmente la implantación de energías renovables mediante «gemelos digitales».
● Física cuántica: Los superordenadores son fundamentales para desvelar el funcionamiento del universo. La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) utiliza los servidores GPU de la serie G G482-Z51 de GIGABYTE para procesar los datos de los experimentos con partículas subatómicas realizados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Las plataformas de supercomputación pueden procesar los 40 terabytes de datos sin procesar que el acelerador de partículas genera cada segundo, lo que permite a los científicos explorar nuevas fronteras en nuestra comprensión de la física de partículas.
● Investigación científica: La investigación en energías limpias, medicina, dinámica molecular, nanomateriales y prácticamente cualquier campo del conocimiento puede acelerarse mediante la supercomputación. Una universidad tecnológica de referencia en Europa seleccionó el H262-Z63 de GIGABYTE, el servidor de alta densidad de la serie H especialmente diseñado para superordenadores, para actualizar su centro de datos y respaldar la investigación académica en ingeniería, bioquímica, ciencias naturales, ingeniería civil y matemáticas. En España, la Universidad de Barcelona construyó el clúster IQTC09 con 26 servidores GIGABYTE para ayudar a estudiantes y profesores a profundizar en la ciencia de materiales y en la química teórica y computacional. La Universidad Rey Juan Carlos utiliza un clúster compuesto por 8 servidores GIGABYTE para estudiar los mecanismos del envejecimiento celular y, con ello, generar nuevos conocimientos sobre enfermedades hereditarias y otras dolencias.
● Exploración espacial: La supercomputación es el lenguaje con el que nos comunicamos con mundos más allá del nuestro. El Observatorio Lowell de Arizona busca exoplanetas en el espacio exterior: planetas con características similares a las de la Tierra que podrían albergar vida. Los investigadores utilizan el servidor GPU de GIGABYTE para estudiar el «ruido estelar» emitido por nuestro propio Sol y ayudar a acelerar el proceso. El Centro Aeroespacial Alemán (DLR) utiliza el H261-Z60 de GIGABYTE con refrigeración líquida para ayudar a lanzar sondas destinadas a misiones espaciales a Marte, entre otros proyectos.
¿Cómo puede ayudar GIGABYTE?
Como líder del sector en servidores de alto rendimiento, placas base para servidores y estaciones de trabajo, GIGABYTE Technology puede ayudar a sus clientes a incorporar la supercomputación en sus proyectos, como demuestran los casos prácticos anteriores. GIGABYTE ofrece dos categorías principales de productos de supercomputación: soluciones de servidor y sistemas de refrigeración compatibles con estos servidores.
● Soluciones de servidor: Como se ha mencionado, un superordenador puede procesar datos a velocidades vertiginosas porque utiliza los procesadores más avanzados. Gracias a la estrecha relación de GIGABYTE con fabricantes líderes de chips como AMD, Intel y NVIDIA, los servidores GIGABYTE incorporan las últimas innovaciones en procesadores para servidores. En cuanto a las CPU, los servidores GIGABYTE son compatibles con los procesadores AMD EPYC™ 9004 y los procesadores Intel® Xeon® Scalable de 4.ª generación más avanzados. En cuanto a los aceleradores GPU, las opciones de vanguardia disponibles al elegir GIGABYTE incluyen la serie AMD Instinct™ MI300, los módulos NVIDIA HGX™ H100 y NVIDIA L40S.
De hecho, estas no son las únicas opciones. Los superchips NVIDIA Grace Hopper™ y las APU de clase centro de datos de AMD, como la Instinct™ MI300A, son ejemplos de fabricantes que combinan las funciones de CPU y GPU en un solo chip y optimizan el rendimiento para superar el umbral de la supercomputación. Los procesadores ARM, que aprovechan la arquitectura RISC simplificada para integrar más núcleos en una sola unidad de procesamiento, son otra alternativa competitiva para la supercomputación. Fugaku, uno de los superordenadores más potentes del mundo, utiliza procesadores ARM. GIGABYTE ofrece una completa línea de servidores ARM. Un ejemplo destacado es el R283-P93, que funciona con procesadores de la familia AmpereOne™ y ofrece hasta 192 núcleos en un solo procesador.
En función de la naturaleza de su carga de trabajo de supercomputación y del lugar donde se implementen los servidores, puede considerar los servidores de las series H y G mencionados anteriormente para las tareas de cómputo. También puede elegir los servidores de almacenamiento de la serie S de GIGABYTE para el almacenamiento de datos, los servidores en rack de la serie R para una combinación versátil de cómputo, almacenamiento y redes, y los servidores perimetrales de la serie E o los productos de estaciones de trabajo de la serie W para instalaciones con espacio limitado.
● Sistemas de refrigeración: A medida que los superordenadores adquieren mayor potencia, resulta imprescindible mantener refrigerados sus avanzados procesadores. Una gestión térmica óptima no solo liberará todo el potencial de los chips y mantendrá la estabilidad operativa, sino que también mejorará la eficacia del uso de la energía (PUE) del centro de datos y ayudará al operador a alcanzar sus objetivos de reducción de emisiones de carbono y sostenibilidad.
GIGABYTE ofrece soluciones de refrigeración líquida y refrigeración por inmersión para complementar sus productos de servidor. El A1P0-EA0 de GIGABYTE es un tanque de inmersión monofásica que combina servidores preparados para inmersión, un tanque de inmersión y refrigerante en una solución integral. Muchos de los servidores GIGABYTE mencionados anteriormente, equipados con los procesadores más avanzados, también pueden configurarse para refrigeración líquida directa (DLC). Entre los clientes satisfechos con los innovadores sistemas de refrigeración de GIGABYTE se encuentran el gigante japonés de las telecomunicaciones KDDI y una empresa francesa de investigación en geociencias que ofrece servicios a los sectores de las ciencias de la Tierra y de la extracción de petróleo y gas.
● Soluciones de servidor: Como se ha mencionado, un superordenador puede procesar datos a velocidades vertiginosas porque utiliza los procesadores más avanzados. Gracias a la estrecha relación de GIGABYTE con fabricantes líderes de chips como AMD, Intel y NVIDIA, los servidores GIGABYTE incorporan las últimas innovaciones en procesadores para servidores. En cuanto a las CPU, los servidores GIGABYTE son compatibles con los procesadores AMD EPYC™ 9004 y los procesadores Intel® Xeon® Scalable de 4.ª generación más avanzados. En cuanto a los aceleradores GPU, las opciones de vanguardia disponibles al elegir GIGABYTE incluyen la serie AMD Instinct™ MI300, los módulos NVIDIA HGX™ H100 y NVIDIA L40S.
De hecho, estas no son las únicas opciones. Los superchips NVIDIA Grace Hopper™ y las APU de clase centro de datos de AMD, como la Instinct™ MI300A, son ejemplos de fabricantes que combinan las funciones de CPU y GPU en un solo chip y optimizan el rendimiento para superar el umbral de la supercomputación. Los procesadores ARM, que aprovechan la arquitectura RISC simplificada para integrar más núcleos en una sola unidad de procesamiento, son otra alternativa competitiva para la supercomputación. Fugaku, uno de los superordenadores más potentes del mundo, utiliza procesadores ARM. GIGABYTE ofrece una completa línea de servidores ARM. Un ejemplo destacado es el R283-P93, que funciona con procesadores de la familia AmpereOne™ y ofrece hasta 192 núcleos en un solo procesador.
En función de la naturaleza de su carga de trabajo de supercomputación y del lugar donde se implementen los servidores, puede considerar los servidores de las series H y G mencionados anteriormente para las tareas de cómputo. También puede elegir los servidores de almacenamiento de la serie S de GIGABYTE para el almacenamiento de datos, los servidores en rack de la serie R para una combinación versátil de cómputo, almacenamiento y redes, y los servidores perimetrales de la serie E o los productos de estaciones de trabajo de la serie W para instalaciones con espacio limitado.
● Sistemas de refrigeración: A medida que los superordenadores adquieren mayor potencia, resulta imprescindible mantener refrigerados sus avanzados procesadores. Una gestión térmica óptima no solo liberará todo el potencial de los chips y mantendrá la estabilidad operativa, sino que también mejorará la eficacia del uso de la energía (PUE) del centro de datos y ayudará al operador a alcanzar sus objetivos de reducción de emisiones de carbono y sostenibilidad.
GIGABYTE ofrece soluciones de refrigeración líquida y refrigeración por inmersión para complementar sus productos de servidor. El A1P0-EA0 de GIGABYTE es un tanque de inmersión monofásica que combina servidores preparados para inmersión, un tanque de inmersión y refrigerante en una solución integral. Muchos de los servidores GIGABYTE mencionados anteriormente, equipados con los procesadores más avanzados, también pueden configurarse para refrigeración líquida directa (DLC). Entre los clientes satisfechos con los innovadores sistemas de refrigeración de GIGABYTE se encuentran el gigante japonés de las telecomunicaciones KDDI y una empresa francesa de investigación en geociencias que ofrece servicios a los sectores de las ciencias de la Tierra y de la extracción de petróleo y gas.
