Si todo va bien, MareNostrum V empezará a trabajar en la segunda mitad de 2022. Es el quinto superordenador con este nombre que gestiona el Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS). Una historia que se remonta a 2004, cuando se dieron los primeros pasos para construir un supercomputador que fuera referente en España, Europa y el mundo.

El primero de nombre MareNostrum se construyó en el Centro Técnico de IBM en Madrid y luego fue trasladado a Barcelona, en unas instalaciones de lujo, la capilla Torre Girona, que le ha merecido algún que otro premio. Casi dos décadas después, el BSC-CNS da trabajo directo a 765 profesionales, ha facilitado la creación de seis empresas asociadas y sus sucesivas versiones de MareNostrum aparecen en el TOP500, la lista de referencia de superordenadores más rápidos del mundo. Lo último que sabemos es que el pasado mes de octubre, el BSC-CNS estrenaba nueva sede. Unos 12.000 metros cuadrados que albergarán oficinas, laboratorios y el que será conocido como MareNostrum V, el superordenador insignia de este centro de supercomputación.

Creado en 2005, el Barcelona Supercomputing Center - Centro Nacional de Supercomputación ha sido protagonista y ha estado presente en la carrera por lograr el mejor superordenador. Una carrera encabezada por China y Estados Unidos. Solo hay que ver la lista TOP500, que se actualiza dos veces al año. En las primeras plazas siempre hay un supercomputador de esos países. Y en ocasiones se cuela alguno japonés o europeo. Curiosamente, en la lista de noviembre de 2004, la cuarta plaza la ocupó una máquina europea con sede en Barcelona. El primer MareNostrum. Un proyecto que nació con buen pie y que sigue luchando por hacerse un hueco en un sector tan competitivo.

Nueva sede de BSC-CNS, BSC-Repsol Building. Fuente: BSC-CNS

¿Para qué sirve un superordenador?

Antes de viajar a 2004, toca ver para qué sirve un superordenador. Son caros, ocupan mucho espacio, se vuelven obsoletos en poco tiempo y consumen mucha energía. Para ponerlos en marcha se necesita la colaboración e inversión de empresas privadas y administraciones públicas junto a universidades, centros de investigación y científicos de distintas disciplinas y campos del conocimiento. ¿Tan importantes son las supercomputadoras?

Un vistazo a las últimas investigaciones auspiciadas por el BSC-CNS nos dan una idea de por qué necesitamos superordenadores. O más bien los científicos. La supercomputación permite realizar cálculos complejos a velocidades mucho más rápidas que con un ordenador al uso. De ahí que los responsables de MareNostrum reciban peticiones de empresas, universidades y centros de investigación españoles y europeos para acelerar sus investigaciones. Peticiones que van a parar a una lista y que se suceden de manera prácticamente ininterrumpida. Las supercomputadoras nunca duermen. Y por muy potente que sea tu iPhone, un supercomputador lo será más.

Gracias a un superordenador se pueden crear simulaciones, calcular probabilidades y obtener respuestas a grandes preguntas de la ciencia relacionadas con el cambio climático, nuestro ADN, inteligencia artificial, nuevas fuentes de energía o anticiparnos a fenómenos climáticos como huracanes o erupciones volcánicas. Todo esto gracias a que un superordenador puede manejar y procesar una enorme cantidad de datos y darles sentido a una velocidad que el ser humano tardaría varias vidas en lograr.

Vista superior del primer MareNostrum en sus instalaciones de Barcelona. Fuente: BSC-CNS

El primer MareNostrum se pone en marcha

MareNostrum 1 se inaugura un 12 de abril de 2005 en Barcelona. Como comenté más arriba, se instala en la capilla Torre Girona, al lado del rectorado de la Universitat Politècnica de Catalunya. A su vez, dentro de este edificio hay una cúpula de vidrio que protege el superordenador y facilita mantener un clima adecuado. Un edificio prácticamente único y que ha sido una de las insignias o características propias de este superordenador. Para hacer posible esta máquina de 150 metros cuadrados y 45 toneladas de peso, han tenido que unir fuerzas el Ministerio de Educación y Ciencia de entonces, la Generalitat de Catalunya y la Universitat Politècnica de Catalunya. Y en la fabricación del mismo, con un presupuesto de 70 millones de euros, participó en exclusiva IBM.

¿La cara más visible del proyecto? Mateo Valero, entonces catedrático de Arquitectura de Computadores, profesor de la UPC y que, desde entonces y hasta hoy, ha sido director del centro BSC-CNS que alberga y gestiona este superordenador. Precisamente, con la puesta en marcha del supercomputador MareNostrum, nace también el Centro Nacional de Supercomputación que velará por su buen funcionamiento y por su constante renovación.

Tal y como cuenta la prensa de la época, MareNostrum da sus primeros casos en tres áreas de investigación: ciencias de la tierra, ciencias de la vida e informática. Esto se traduce en proyectos relacionados con medio ambiente, aeronáutica, meteorología, energía, nanotecnología, química y física computacional.

Los más de 4.500 procesadores

Antes de inaugurar MareNostrum 1 en Barcelona, IBM tuvo que construirlo. Esta fase del proyecto se gestó durante dos meses en el Centro Técnico de IBM, en San Fernando de Henares, Madrid. Allí se construyó el superordenador y se realizaron las pruebas de rendimiento. En total, 150 metros cuadrados y 45 toneladas de peso. Una máquina de grandes dimensiones protegida por una urna de vidrio con forma de cubo. Así sería más fácil controlar aspectos como la humedad o la temperatura.

Siendo responsable de la construcción IBM, los procesadores de este superordenador fueron PowerPC 970 FX mononúcleo de 2,2 GHz. En total, 4.812 procesadores. Éstos iban instalados en 2.406 servidores JS20 de IBM (dos procesadores por servidor), colocados dentro de 163 armarios llamados BladeCenters. A su vez, los servidores iban conectados mediante tecnología de redes Myrinet y cables de fibra óptica.

Más datos de la ficha técnica del MareNostrum 1. Contaba con 9,6 TB de memoria principal y 236 TB de almacenamiento. Para hacer esto posible, se instalaron 20 servidores de almacenamiento organizados en 7 racks. En total, 560 discos de 512 GB de capacidad cada uno. Como sistema de archivos, se empleó GPFS (Global Parallel File System). Y para manejar todo ese software se utilizó SuSe Linux, la ya entonces popular distribución alemana.

En cuanto a su consumo eléctrico, según indica la prensa de la época: la energía necesaria para funcionar es de 600 KW, lo que equivale a 6.000 bombillas de 100 vatios. Eso sí, esta primera versión de MareNostrum no necesitaba un sistema de refrigeración adicional.

Capilla Torre Girona. Exterior del edificio que alberga el superordenador MareNostrum. Fuente: BSC-CNS

El cuarto más rápido de 2004

Una vez MareNostrum estuvo construido en las instalaciones de IBM, se realizaron las pruebas pertinentes para comprobar su rendimiento. Este test, llamado Linpack, dio como resultado una capacidad pico de procesamiento de 31,363 Teraflops. Y una velocidad sostenida de 20,530 Teraflops. Con estos resultados, este gran supercomputador encabezaba la lista como el más rápido de España, el más rápido de Europa y el cuarto más rápido de todo el mundo.

De ahí que en la lista TOP500 de noviembre de 2004, en el TOP5 aparecieran tres superordenadores estadounidenses, uno japonés y el MareNostrum en cuarto lugar. Todo un hito en la supercomputación europea y española. Y que no se ha vuelto a repetir desde entonces. Los sucesivos MareNostrum han aparecido en el TOP100, pero muy por debajo de esa posición inicial.

En las sucesivas actualizaciones del TOP500 de superordenadores, irán apareciendo las cada vez más ambiciosas propuestas de China y Estados Unidos junto a otros países menos representados como Japón, Alemania o Suiza. En el caso que nos ocupa, en un solo año, de noviembre de 2004 a noviembre de 2005, el MareNostrum baja del puesto 4 al puesto 8. Tal es la competitividad en este sector.

Sin embargo, la ampliación de este superordenador en 2006 hará que aparezca en una mejor posición en el TOP500 de noviembre de 2006. En concreto, en el quinto puesto, gracias a su récord de 62,6 Teraflops con un pico de 94,2 Teraflops. Para ello se sustituyeron los procesadores originales por 5.120 procesadores de doble núcleo en servidores JS21. También se amplió la memoria hasta 20 Terabytes y 390 Terabytes de almacenamiento. El MareNostrum habrá dado paso a su sucesor, el MareNostrum 2.

Empezábamos este artículo con el MareNostrum V, todavía pendiente de su fabricación junto a otros siete superordenadores europeos. En la actualidad, es el MareNostrum 4 el principal representante de la supercomputación en España, y un gran pilar a nivel europeo. En una Europa que quiere dejar de depender tecnológicamente de China y Estados Unidos. Pero esa es otra historia.