Supercomputing
Supercomputación
¿Qué es?
Una «supercomputadora» es un término coloquial que se refiere a una plataforma de cómputo de nivel de centro de datos —por lo general, un servidor o un clúster de cómputo compuesto por servidores— capaz de procesar información a una velocidad muy superior a la de las computadoras personales de consumo de la generación actual. Una supercomputadora puede alcanzar este nivel de computación de alto rendimiento (HPC) porque integra una gran cantidad 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 recientes, que agilizan el procesamiento mediante computación paralela; y otros procesadores especializados que ayudan a optimizar el rendimiento mediante computación heterogénea. El nodo de cómputo 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, una supercomputadora puede utilizar métodos innovadores de gestión térmica, como el enfriamiento líquido o por inmersión, para aprovechar todo el potencial de sus procesadores y mantener operaciones estables.
Es evidente que los especialistas en TI continuamente amplían los límites de lo que puede clasificarse como una supercomputadora. La generación actual de supercomputadoras opera a una escala de petaFLOPS (cuatrillones de operaciones de punto flotante por segundo). En términos muy generales, esto equivale a una velocidad aproximadamente un millón de veces superior a la de la PC de consumo más rápida. El siguiente objetivo es la «computación a exaescala», que supera un quintillón de operaciones de punto flotante por segundo (exaFLOPS). La computación cuántica, que utiliza la mecánica cuántica para procesar datos a una velocidad que las computadoras «clásicas» jamás podrían alcanzar, es otro campo revolucionario de las ciencias de la computación que podría redefinir lo que llamamos una supercomputadora.
Es evidente que los especialistas en TI continuamente amplían los límites de lo que puede clasificarse como una supercomputadora. La generación actual de supercomputadoras opera a una escala de petaFLOPS (cuatrillones de operaciones de punto flotante por segundo). En términos muy generales, esto equivale a una velocidad aproximadamente un millón de veces superior a la de la PC de consumo más rápida. El siguiente objetivo es la «computación a exaescala», que supera un quintillón de operaciones de punto flotante por segundo (exaFLOPS). La computación cuántica, que utiliza la mecánica cuántica para procesar datos a una velocidad que las computadoras «clásicas» jamás podrían alcanzar, es otro campo revolucionario de las ciencias de la computación que podría redefinir lo que llamamos una supercomputadora.
¿Por qué la necesitas?
Muchas invenciones modernas, desde la inteligencia artificial hasta la exploración espacial, fueron posibles gracias a la supercomputación. A continuación, presentamos solo algunos de los ejemplos más destacados de cómo las supercomputadoras han transformado nuestro mundo.
● IA: Las aplicaciones modernas de IA, especialmente las relacionadas con la IA generativa, requieren introducir enormes conjuntos de datos de big data en el modelo de IA para que pueda realizar el entrenamiento de IA y «aprender» a generar las respuestas correctas durante la inferencia de IA. La cantidad de parámetros de datos es abrumadora; en el caso de muchos modelos de lenguaje de gran escala (LLM), puede llegar a los billones. Sin supercomputación, crear un modelo de IA podría tomar años. Gracias a la supercomputación, cada día surgen nuevas innovaciones en IA.
● Cambio climático: Las supercomputadoras pueden ayudarnos a prepararnos para los efectos adversos del clima extremo. La Universidad de Waseda en Japón utiliza un clúster de cómputo compuesto por servidores GIGABYTE para simular el impacto de tifones y tsunamis en las regiones costeras. Los servidores pueden ejecutar múltiples simulaciones de manera simultánea y con una precisión extraordinaria, lo que puede ayudar a las agencias correspondientes a emprender iniciativas de prevención de desastres. El calentamiento global también puede mitigarse mediante la búsqueda de nuevas formas de reducir las emisiones de carbono. El Instituto de Física Interdisciplinaria y Sistemas Complejos (IFISC) de España utiliza servidores GIGABYTE para participar en el proyecto «ARCTIC», cuyo objetivo es combatir la «propagación de retrasos de vuelos»: el fenómeno por el que el retraso de un vuelo se propaga y genera un efecto de bola de nieve que desperdicia combustible y aumenta la contaminación del aire. El IFISC también contribuye al proyecto «VPP4ISLANDS», financiado por la Unión Europea, que prueba virtualmente la implementación de energías renovables mediante el uso de «gemelos digitales».
● Física cuántica: Las supercomputadoras son fundamentales para descifrar el funcionamiento secreto 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 con 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 nuevos límites en nuestra comprensión de la física de partículas.
● Investigación científica: La supercomputación puede acelerar la investigación sobre energías limpias, medicina, dinámica molecular, nanomateriales y prácticamente cualquier campo del conocimiento. Una universidad tecnológica líder de Europa seleccionó la H262-Z63 de GIGABYTE, el servidor de alta densidad de la serie H diseñado especialmente para supercomputadoras, para actualizar su centro de datos y apoyar la investigación académica en ciencias de la 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 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 generar nuevos conocimientos sobre enfermedades hereditarias y otras afecciones.
● Exploración espacial: La supercomputación es el lenguaje con el que nos comunicamos con mundos más allá del nuestro. El Observatorio Lowell en Arizona busca exoplanetas en el espacio exterior: planetas con características similares a las de la Tierra que podrían ser capaces de 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 en misiones espaciales a Marte, entre otros proyectos.
● IA: Las aplicaciones modernas de IA, especialmente las relacionadas con la IA generativa, requieren introducir enormes conjuntos de datos de big data en el modelo de IA para que pueda realizar el entrenamiento de IA y «aprender» a generar las respuestas correctas durante la inferencia de IA. La cantidad de parámetros de datos es abrumadora; en el caso de muchos modelos de lenguaje de gran escala (LLM), puede llegar a los billones. Sin supercomputación, crear un modelo de IA podría tomar años. Gracias a la supercomputación, cada día surgen nuevas innovaciones en IA.
● Cambio climático: Las supercomputadoras pueden ayudarnos a prepararnos para los efectos adversos del clima extremo. La Universidad de Waseda en Japón utiliza un clúster de cómputo compuesto por servidores GIGABYTE para simular el impacto de tifones y tsunamis en las regiones costeras. Los servidores pueden ejecutar múltiples simulaciones de manera simultánea y con una precisión extraordinaria, lo que puede ayudar a las agencias correspondientes a emprender iniciativas de prevención de desastres. El calentamiento global también puede mitigarse mediante la búsqueda de nuevas formas de reducir las emisiones de carbono. El Instituto de Física Interdisciplinaria y Sistemas Complejos (IFISC) de España utiliza servidores GIGABYTE para participar en el proyecto «ARCTIC», cuyo objetivo es combatir la «propagación de retrasos de vuelos»: el fenómeno por el que el retraso de un vuelo se propaga y genera un efecto de bola de nieve que desperdicia combustible y aumenta la contaminación del aire. El IFISC también contribuye al proyecto «VPP4ISLANDS», financiado por la Unión Europea, que prueba virtualmente la implementación de energías renovables mediante el uso de «gemelos digitales».
● Física cuántica: Las supercomputadoras son fundamentales para descifrar el funcionamiento secreto 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 con 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 nuevos límites en nuestra comprensión de la física de partículas.
● Investigación científica: La supercomputación puede acelerar la investigación sobre energías limpias, medicina, dinámica molecular, nanomateriales y prácticamente cualquier campo del conocimiento. Una universidad tecnológica líder de Europa seleccionó la H262-Z63 de GIGABYTE, el servidor de alta densidad de la serie H diseñado especialmente para supercomputadoras, para actualizar su centro de datos y apoyar la investigación académica en ciencias de la 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 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 generar nuevos conocimientos sobre enfermedades hereditarias y otras afecciones.
● Exploración espacial: La supercomputación es el lenguaje con el que nos comunicamos con mundos más allá del nuestro. El Observatorio Lowell en Arizona busca exoplanetas en el espacio exterior: planetas con características similares a las de la Tierra que podrían ser capaces de 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 en misiones espaciales a Marte, entre otros proyectos.
¿Cómo puede ayudar GIGABYTE?
Como líder del sector en servidores de alto rendimiento, tarjetas madre para servidores y estaciones de trabajo, GIGABYTE Technology puede ayudar a sus clientes a incorporar la supercomputación en sus proyectos, como lo demuestran los casos de estudio anteriores. GIGABYTE ofrece dos categorías principales de productos de supercomputación: soluciones de servidores y sistemas de enfriamiento compatibles con estos servidores.
● Soluciones de servidores: Como se mencionó, una supercomputadora puede procesar información a velocidades increíbles porque utiliza los procesadores más recientes. Gracias a la estrecha relación de GIGABYTE con fabricantes líderes de chips como AMD, Intel y NVIDIA, los servidores GIGABYTE incorporan las innovaciones más recientes en procesadores para servidores. En cuanto a CPU, los servidores GIGABYTE son compatibles con los procesadores AMD EPYC™ 9004 más avanzados o con los procesadores Intel® Xeon® Scalable de 4.ª generación. En cuanto a aceleradores GPU, las series Instinct™ MI300 de AMD, los módulos NVIDIA HGX™ H100 y NVIDIA L40S son solo algunas de las opciones de vanguardia disponibles al elegir GIGABYTE.
De hecho, estas no son las únicas opciones. Los superchips Grace Hopper™ de NVIDIA y las APU de clase de centro de datos de AMD, como 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, una de las supercomputadoras más potentes del mundo, utiliza procesadores ARM. GIGABYTE ofrece una línea completa de servidores ARM. Un ejemplo destacado es el R283-P93, que utiliza procesadores AmpereOne™ Family con hasta 192 núcleos en un solo procesador.
Dependiendo de la naturaleza de su carga de trabajo de supercomputación y del lugar donde se implementen sus servidores, puede considerar los servidores H-Series y G-Series mencionados anteriormente para las tareas de cómputo. También puede elegir los servidores de almacenamiento S-Series de GIGABYTE para el almacenamiento de datos, los servidores en rack R-Series para una combinación versátil de cómputo, almacenamiento y redes, y los servidores perimetrales E-Series o los productos de estaciones de trabajo W-Series para su instalación en espacios reducidos.
● Sistemas de enfriamiento: A medida que las supercomputadoras se vuelven más potentes, es indispensable mantener fríos sus procesadores avanzados. Una gestión térmica óptima no solo libera todo el potencial de los chips y mantiene la estabilidad operativa, sino que también mejora la efectividad en el uso de la energía (PUE) del centro de datos y ayuda al operador a alcanzar sus objetivos de reducción de emisiones de carbono y sostenibilidad.
GIGABYTE ofrece soluciones de enfriamiento líquido y enfriamiento por inmersión para complementar sus productos de servidores. El A1P0-EA0 de GIGABYTE es un tanque de inmersión monofásica que combina servidores preparados para inmersión, un tanque de inmersión y refrigerante para ofrecer una solución integral. Muchos de los servidores GIGABYTE mencionados anteriormente, equipados con los procesadores más recientes, también pueden configurarse para enfriamiento líquido directo (DLC). Entre los clientes satisfechos con los innovadores sistemas de enfriamiento de GIGABYTE se encuentran el gigante japonés de telecomunicaciones KDDI y una empresa francesa de investigación en geociencias que ofrece servicios para las industrias de ciencias de la Tierra y extracción de petróleo y gas.
● Soluciones de servidores: Como se mencionó, una supercomputadora puede procesar información a velocidades increíbles porque utiliza los procesadores más recientes. Gracias a la estrecha relación de GIGABYTE con fabricantes líderes de chips como AMD, Intel y NVIDIA, los servidores GIGABYTE incorporan las innovaciones más recientes en procesadores para servidores. En cuanto a CPU, los servidores GIGABYTE son compatibles con los procesadores AMD EPYC™ 9004 más avanzados o con los procesadores Intel® Xeon® Scalable de 4.ª generación. En cuanto a aceleradores GPU, las series Instinct™ MI300 de AMD, los módulos NVIDIA HGX™ H100 y NVIDIA L40S son solo algunas de las opciones de vanguardia disponibles al elegir GIGABYTE.
De hecho, estas no son las únicas opciones. Los superchips Grace Hopper™ de NVIDIA y las APU de clase de centro de datos de AMD, como 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, una de las supercomputadoras más potentes del mundo, utiliza procesadores ARM. GIGABYTE ofrece una línea completa de servidores ARM. Un ejemplo destacado es el R283-P93, que utiliza procesadores AmpereOne™ Family con hasta 192 núcleos en un solo procesador.
Dependiendo de la naturaleza de su carga de trabajo de supercomputación y del lugar donde se implementen sus servidores, puede considerar los servidores H-Series y G-Series mencionados anteriormente para las tareas de cómputo. También puede elegir los servidores de almacenamiento S-Series de GIGABYTE para el almacenamiento de datos, los servidores en rack R-Series para una combinación versátil de cómputo, almacenamiento y redes, y los servidores perimetrales E-Series o los productos de estaciones de trabajo W-Series para su instalación en espacios reducidos.
● Sistemas de enfriamiento: A medida que las supercomputadoras se vuelven más potentes, es indispensable mantener fríos sus procesadores avanzados. Una gestión térmica óptima no solo libera todo el potencial de los chips y mantiene la estabilidad operativa, sino que también mejora la efectividad en el uso de la energía (PUE) del centro de datos y ayuda al operador a alcanzar sus objetivos de reducción de emisiones de carbono y sostenibilidad.
GIGABYTE ofrece soluciones de enfriamiento líquido y enfriamiento por inmersión para complementar sus productos de servidores. El A1P0-EA0 de GIGABYTE es un tanque de inmersión monofásica que combina servidores preparados para inmersión, un tanque de inmersión y refrigerante para ofrecer una solución integral. Muchos de los servidores GIGABYTE mencionados anteriormente, equipados con los procesadores más recientes, también pueden configurarse para enfriamiento líquido directo (DLC). Entre los clientes satisfechos con los innovadores sistemas de enfriamiento de GIGABYTE se encuentran el gigante japonés de telecomunicaciones KDDI y una empresa francesa de investigación en geociencias que ofrece servicios para las industrias de ciencias de la Tierra y extracción de petróleo y gas.
