El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore es uno de los mayores símbolos de la potencia científica y militar de EE. UU. Por seis décadas, aquí, en este tranquilo campus escondido en la zona montañosa del este de San Francisco, donde los científicos pasean por senderos arbolados y corren a sus reuniones en bicicleta, hicieron avances enormes, como el descubrimiento de media docena de elementos en la tabla periódica y la detección de un componente clave de la materia oscura.
El mayor hecho que dio fama a Livermore involucra el diseño de las ojivas nucleares más avanzadas del mundo; ésta era la misión del laboratorio cuando fue creado, en 1952, por Edward Teller, padre de la bomba de hidrógeno. Para lograr esto, Livermore depende de máquinas poderosas llamadas supercomputadoras, las cuales zumban y zumban dentro de edificios ultrasecretos y altamente custodiados. EE. UU., desde hace mucho, domina la industria. Lo cual hizo de la noticia que Bruce Goodwin, director del programa armamentista del laboratorio, recibió en noviembre pasado, algo aun más trascendental: los chinos habían revelado la supercomputadora más poderosa del mundo, una máquina cinco veces más rápida que la computadora más grande de Livermore.
Para la mayoría de nosotros, esto podría no parecer gran cosa, similar a que Apple sacara un teléfono inteligente más rápido que Microsoft. Pero para los científicos, titanes de la industria y líderes mundiales que entienden cuán delicada es la posición de EE. UU. como superpotencia global, éste fue un momento como el del Sputnik. Sólo que esta vez no fue la Unión Soviética derrotando en forma aplastante a EE. UU. en la carrera espacial, sino China apareciendo adelante en una de las áreas más vitales de la seguridad nacional. Al hacer funcionar miles de procesadores en paralelo, las supercomputadoras no sólo ayudan a diseñar sistemas armamentistas, sino que también hacen modelos del cambio climático, descifran códigos y ayudan a desarrollar medicinas nuevas que cambiarán vidas. Al efectuar rutinariamente 500 billones de operaciones por segundo, sólo una de las supercomputadoras de Livermore emite tanto calor que, si el sistema de aire acondicionado fallase, la computadora empezaría a derretirse en cuestión de minutos.
Globalmente, la computación de alto rendimiento es una industria de US$ 25.600 millones, y quienquiera que tenga la delantera en el campo gana enormes ventajas económicas y militares. O, dicho de otra manera, si EE. UU. se rezaga en la supercomputación, rápidamente podría perder su ventaja en todas las áreas de la ciencia, en industrias como la exploración de petróleo y gas y la investigación farmacéutica, y en los campos de seguridad y militar. En la carrera para desarrollar las computadoras más poderosas, tanto la prosperidad económica como la seguridad nacional están en juego.
Cuando, en el otoño boreal pasado, China pulsó el botón de encendido de la Tianhe-1A, también llamada la supercomputadora "Vía Láctea", se colocó en la cima de la tecnología mundial con una demostración impresionante de su potencia ingenieril recién descubierto. La estadía de China en el primer lugar resultó ser muy breve, ya que seis meses después un equipo de Japón anunció una supercomputadora todavía más grande que bajó de golpe a la Tianhe-1A al segundo lugar. De cualquier modo, los chinos habían planteado su punto, demostrando al mundo que cuando se trata de desarrollar las máquinas más nuevas, grandes y rápidas, la verdad inconveniente es que China, el rival No. 1 militar y políticamente de Washington, corre cabeza a cabeza con EE. UU., en un terreno que por décadas fue dominado por los norteamericanos. Los expertos predicen que China pronto rebasará a Japón otra vez. Al momento, tiene 74 de las 500 supercomputadoras más grandes del mundo, de tener cero hace una década y sólo detrás de EE. UU., el cual tiene 263. Y mientras EE. UU. batalla para financiar nuevos desarrollos, China parece tener recursos ilimitados para perseguir sus metas ambiciosas. "Estamos asustados", dice Dona Crawford, quien administra la computación en Livermore. "Esta tecnología es fundamental para nuestra seguridad nacional y competitividad económica. ¿Vamos a dejar que se nos vaya de las manos? Sí, estamos asustados".
Pero no están retirándose. El equipo de Livermore diseña una enorme supercomputadora nueva que ayuntará más de un millón de microprocesadores y producirá ocho veces la potencia de la Tianhe-1A. Construida por IBM con el nombre clave de Sequoia, está programado que quede completa para finales de 2012. El costo oficial del proyecto no fue revelado, pero se elevará a cientos de millones de dólares, con Livermore aportando US$ 200 millones e IBM contribuyendo con otra cifra de millones que no fue publicada. Es una apuesta enorme y riesgosa, aun más en estos peligrosos tiempos económicos.
El surgimiento de China como una superpotencia en supercomputación no debería ser una sorpresa. Hablan de esto desde hace 20 años. "Pero nadie les creyó", dice Wu Feng, profesor de ciencias computacionales en el Tecnológico de Virginia. "Ahora es como un tren de carga. Está aproximándose muy rápidamente, y mucha gente está preocupada".
El largo camino hacia la Tianhe-1A comenzó en marzo de 1986, cuando los chinos anunciaron algo llamado el Proyecto 863 (86/3 es la forma china de escribir marzo de 1986) para desarrollar tecnologías avanzadas. Para principios de la década de 1990, la Dawning Information Industry Ltd., de financiamiento estatal, empezó a producir supercomputadoras en cierta forma rudimentarias que apenas aparecían en el radar de alguien. Pero en el nuevo siglo China cobró fuerza. En 2000 lanzó un enorme centro de supercomputadoras en Shanghái. Otros le siguieron pronto en Beijing, Shenzhen y Tianjin. Uno nuevo en Changsha —un edificio elegante, redondo, como una nave espacial— acaba de iniciar sus operaciones.
"Las supercomputadoras son necesarias en todas partes", dice Sha Chaoqun, gerente general de producción en Dawning, la cual este año producirá aproximadamente 1.000 sistemas de computadoras de alto rendimiento para clientes estatales y corporativos en China. En su mayoría, estas máquinas no son supercomputadoras en todo el sentido de la palabra, pero aun así cuentan con mucha potencia. "Los centros de supercomputadoras de China ahora están entre nuestros mayores clientes", dice Jim Cashman, director ejecutivo de ANSYS, una firma estadounidense que hace software de simulación con base en supercomputadoras, el cual se usa para diseñar de motores de propulsión a chorro para GE a mallas playeras Speedo. "Hasta hace poco uno no hubiera mencionado a China y la supercomputación en la misma frase. Hicieron progresos notables".
Mientras Dawning construye sistemas completos, otras organizaciones desarrollan componentes para supercomputadoras, para que en el futuro China no necesite depender de vendedores estadounidenses para las partes. ¿Qué sigue? Conectar entre sí todos sus centros de computadoras en un único cerebro computacional gigantesco. "Casi garantizaría que en cinco años habrán conectado su ciberinfraestructura. Podrían construir una supercomputadora distribuida que sería 100 veces más rápida que cualquier cosa que tenemos en Estados Unidos", dice Feng, del Tecnológico de Virginia.
De vuelta en Livermore, las primeras piezas de la Sequoia empezaron a llegar. En un piso enorme se encuentran 10 supercomputadoras, incluida una máquina de IBM llamada Blue Gene/L, la cual fue, de 2005 a 2008, la supercomputadora más poderosa del mundo. La Sequoia producirá 40 veces esa potencia, procesando 20.000 billones de operaciones por segundo (eso es 20 petaflops en jerga de técnicos).
La supercomputadora no es un gran dispositivo monolítico, sino más bien un ensamblaje de 96 racks, cada uno conteniendo 32 computadoras delgadas y pequeñas, apiladas una encima de otra como cajas de pizza. Conectarlas entre sí es la parte fácil. El verdadero reto radica en escribir el software que pueda ejecutarse a lo largo de todos estos chips. La Sequoia tendrá 1,6 millones de procesadores. Nadie ha escrito un software para una plataforma como ésa.
Aun más: antes de que la Sequoia haya sido siquiera ensamblada, los científicos en Livermore ya están pensando una década más allá, en el próximo gran salto en supercomputadoras, las llamadas computadoras exaescala, las cuales producirán 500 veces la potencia de la Sequoia al aprovechar en conjunto hasta 1.000 millones de procesadores.
Tal computadora necesitará de un tipo enteramente nuevo de procesador que requerirá de muchísima menos energía que los chips actuales; de lo contrario, utilizaría más electricidad que toda una ciudad. Los chinos están determinados a ser los primeros en construir una computadora exaescala, y dispusieron un mapa de ruta para alcanzarla en 2020.
En resumidas cuentas, éste podría ser el mayor y más espeluznante problema de la ciencia computacional de todos los tiempos, "una agenda de innovación mucho mayor a todo lo que vimos antes", dice Dave Turek, vicepresidente de alto rendimiento y computación exaescala de IBM. Al preguntarle sobre competir con los chinos, Turek sólo ríe: "Si quiere saber cuál es el plan de los chinos, óigame hablar en público y una semana después ése será el plan chino".
En cierta forma, EE. UU. parece ser el menos favorito. El presupuesto de Livermore para computación fue restaurado al nivel de hace una década, apenas arriba de los US$ 200 millones por año. Tome en cuenta la inflación, y en realidad los científicos de Livermore están tratando de hacer más trabajo con menos dinero.
Mientras tanto, los científicos de China parecen estar muy bien de dinero. Durante una gira por los centros de supercomputadoras chinos el verano boreal pasado, Crawford, la directora de computación de Livermore, se consternó al saber que un centro tenía un presupuesto para contratar a 40 nuevos científicos este año; su propia nómina de personal quedará estable.
Pero Crawford conserva la esperanza. Dice que fue una actitud excepcionalmente estadounidense de asumir riesgos lo que llevó a Livermore e IBM a elaborar el diseño radical de la Blue Gene/L, y ahora "esperamos ser capaces de crear ese tipo de cosas otra vez".
Goodwin, el director de armas de Livermore, lo dice con menos rodeos: "Si no ganamos esta carrera, estamos jodidos. Vamos a vivir en un mundo de dolor".
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