Estrategia nacional

Antes de que se anunciara la noticia de la Sunway TaihuLight, en junio pasado, no era permitido visitar la supercomputadora en el Centro Nacional de Supercomputación en Wuxi. Sin embargo, la prohibición fue levantada en el momento de nuestra entrevista. Siguiendo al profesor Yang Guangwen, y pasando una tras otra las puertas que se abrían con huellas dactilares, fui testigo directo de este sistema computacional, considerado como el más potente del mundo.

Yang Guangwen, nacido en 1963, caracteriza la típica imagen de un erudito: magro, pero con la seguridad propia de los científicos. Comenta que empezó a trabajar en el sector de la supercomputación en 1994, pero solo hasta 2002, cuando se unió a las filas de expertos del “Programa nacional 863”, entabló una estrecha relación con las supercomputadoras.

El “Programa 863” es la abreviatura del Programa de Investigación y Desarrollo de Alta Tecnología, el cual se emprendió en marzo de 1986, de allí su nombre.

Según Yang Guangwen, a pesar de que solo fueron dos años de I&D, el éxito de la Sunway TaihuLight se debe a un proceso de muchos años de investigación en el campo de la supercomputación a nivel nacional. “Lo más destacado de la Sunway TaihuLight es su carácter de independencia y controlabilidad porque todas las tecnologías son nacionales, desde la fabricación de chips hasta el desarrollo del software, así como la I&D de las aplicaciones. Además, su nivel de consumo de energía es muy bajo”, explica Yang.

La Sunway TaihuLight tiene una velocidad promedio de 93 petaflops, con picos de hasta 125 petaflops. Al ser dos veces más rápida que la supercomputadora Tianhe-2, es la primera máquina de su tipo a nivel mundial en alcanzar una velocidad superior a los 100 petaflops. Además, la Sunway TaihuLight tiene una eficiencia de consumo de energía de 6,05 gigaflops/vatio. “En comparación con los mejores sistemas de Estados Unidos y Japón (el de Estados Unidos es de aproximadamente 2 gigaflops/vatio y el de Japón, de 1 gigaflop/vatio), la eficiencia de nuestro sistema se ha triplicado”, explica Fu Haohuan, subdirector del Centro Nacional de Supercomputación en Wuxi. Según Fu, quien también es responsable de la delegación china que viajó a Alemania para asistir a la conferencia, el sistema de la Sunway TaihuLight cuenta con 40.000 chips (procesadores), cada uno de ellos con 260 cores (núcleos). Esto significa que todo el sistema cuenta con más de 10 millones de cores que trabajan en armonía, y, con tan bajo nivel de consumo de energía, los expertos estadounidenses y japoneses presentes quedaron asombrados.

Según Fu Haohuan, la inversión total en el sistema de la Sunway TaihuLight alcanzó los 1800 millones de yuanes. “El número parece grande, pero, en realidad, los expertos extranjeros consideran que un sistema creado con tan poco dinero ha sido realmente un gran desafío”, dice Fu.

“Se trata de una avanzada tecnología, integrada dentro de la estrategia estatal. Independientemente de si gana dinero o no, la hemos desarrollado como si fuera una estrategia nacional”. Yang Guangwen indica que desde la puesta en marcha del Programa 863, el Estado ha apoyado continuamente la I&D de computadoras de alto rendimiento, algo poco común en los proyectos de investigación científica. “En primer lugar, me parece que tenemos el objetivo de romper el bloqueo internacional. Antes, las máquinas que comprábamos en el exterior tenían usos específicos. Los estadounidenses nos supervisaban en el aprovechamiento de estas máquinas. Esto significaba una gran ‘pérdida de cara’ para nuestro país” (aquí Yang Guangwen emplea el término “pérdida de cara”, un vocablo popular en Internet para referirse a la situación pasiva de China en el pasado).

En 2015, Estados Unidos tomó medidas de bloqueo contra la Tianhe-2, que opera con chips de la estadounidense Intel. Por este motivo, no fue posible expandir el sistema original y hubo que cambiar la línea original de I&D. No obstante, la Sunway TaihuLight, un proyecto establecido durante el mismo periodo de tiempo, desde el principio siguió un camino de I&D independiente. “Gracias a este planeamiento anticipado, con la Sunway TaihuLight hemos podido eliminar las barreras tecnológicas estadounidenses”, añade Yang Guangwen.

El 15 de julio pasado, Guinness World Records anunció oficialmente que la Sunway TaihuLight se había convertido en la computadora más rápida del mundo. Cuando Rowan Simona, presidente de Guinness World Records en China, otorgó el certificado respectivo a Yang Guangwen, expresó: “Este récord representa un avance histórico de China en el campo de las supercomputadoras”.

Yang Guangwen manifiesta que actualmente la demanda china de supercomputación es muy grande. En la Universidad Tsinghua, Yang es responsable de una supercomputadora utilizada por más de 200 grupos de ciencia y tecnología de 35 facultades, y cada año apoya la publicación de cerca de 100 tesis de muy alto nivel. Por lo tanto, en su opinión, la demanda de computadoras de alto rendimiento es cada vez mayor en las áreas de seguridad nacional, industria aeroespacial, pronóstico del tiempo, producción industrial y creación de nuevos medicamentos, entre otras. Esta es también una de las razones por las cuales China está aumentando la inversión en investigación de supercomputadoras.

La aplicación

A finales de 2010, Fu Haohuan regresó de la Universidad de Stanford para trabajar como profesor en la Universidad Tsinghua. Recuerda con claridad que en ese momento la supercomputadora Tianhe-1A acababa de ser coronada como la número uno del mundo. “Un profesor de la Universidad Tsinghua dedicado a los estudios climatológicos asistió a la ceremonia como usuario. Inmediatamente después del anuncio de la noticia, un homólogo estadounidense hizo una pregunta: ‘La máquina es la primera del mundo, pero ¿cuál es su aplicación? ¿Ustedes los chinos saben cómo usarla?’. Esta es una muestra de las dudas que existen sobre la supercomputadora china. Dado que las piezas incluidas, como la CPU y los chips, son importadas de Estados Unidos, la tecnología china se centra en la capacidad de integración. Promover la aplicación de la supercomputadora y hacerla resolver problemas científicos son temas que merecen más atención”, añade Fu Haohuan.

Según Yang Guangwen, en cuanto a la aplicación, el Centro Nacional de Supercomputación en Wuxi ha persistido, desde el principio de la investigación del prototipo del sistema, en llevar a cabo de forma simultánea las pruebas de la máquina junto con el desarrollo de la aplicación. Por lo tanto, desde diciembre de 2015, o sea, desde la prueba de la operación del sistema, investigadores de 19 sectores, incluidos clima, industria aeroespacial, medio marino, biomedicina, ingeniería de barcos, nuevos materiales y manufactura avanzada, han logrado más de 60 aplicaciones distintas para esta supercomputadora. De estas, tres proyectos fueron nominados para el Premio Gordon Bell de este año.

El Premio Gordon Bell, creado en 1987, es el premio más importante a nivel mundial en el sector de aplicaciones informáticas de alto rendimiento. Fu Haohuan dice que en los primeros años el equipo de investigación de Estados Unidos fue el único en obtener dicho premio. Sin embargo, en 2002 el “Simulador de la Tierra” japonés logró contrarrestar el monopolio estadounidense. Hasta el día de hoy, este premio solo ha sido obtenido por Estados Unidos, Japón y algunos institutos de investigación europeos. “Este año, en el ámbito mundial, seis temas de investigación han sido nominados para este premio. De ellos, tres son chinos y fruto de la aplicación en la Sunway TaihuLight. Esto es muy alentador”, sostiene Fu Haohuan.

Transformación manufacturera

Jiangsu es la mayor provincia de China en términos de industria manufacturera. Según Yang Guangwen, el hecho de que la supercomputadora Sunway TaihuLight esté instalada en Wuxi, ciudad en la provincia de Jiangsu, significa que tiene el objetivo tanto de resolver las principales necesidades nacionales como de apoyar la transformación industrial de la provincia.

A pesar de que la superficie de Jiangsu solo representa el 1 % del territorio nacional, dicha provincia contribuye con 10 % del PIB nacional. Por lo tanto, la transformación y actualización del sector manufacturero de Jiangsu es de gran importancia para todo el país. El Centro Nacional de Supercomputación en Wuxi, para el cual Jiangsu y Wuxi invirtieron 600 millones de yuanes como fondos de construcción, respectivamente, fue una iniciativa para solventar esta necesidad. La Universidad Tsinghua será la encargada de la operación posterior del centro de supercomputación.

“En el programa Hecho en China 2025, la cuestión clave reside en mejorar el nivel de diseño, lo cual permite elevar el nivel de fabricación”, dice Yang Guangwen. La principal industria de la provincia de Jiangsu es la manufacturera y, sin la supercomputadora, las etapas de diseño y simulación anteriores a la fabricación no serían posibles. “En este sentido, estamos tratando de construir una base de innovación científica y tecnológica”, añade Yang Guangwen.

Sin embargo, “esto no es fácil”, confiesa Yang Guangwen. “Ahora, muchas empresas también diseñan, pero muchos de los diseños son imitaciones o diseños manuales, y el software de diseño y simulación está basado en el software comercial extranjero. Lo que nosotros hacemos es el diseño analógico en cantidad. Por ejemplo, en la fabricación de automóviles, lo más importante es la seguridad. La colisión es una forma de prueba de calidad de naturaleza destructiva. Con la supercomputadora, nosotros hacemos un diseño de seguridad a través de una simulación digital, y, sobre esta base, se realiza la colisión. De esta manera se reducen en gran medida las pérdidas, y a la vez disminuye el ciclo de I&D”, explica. Lo mismo se aplica también a la fabricación de aviones y al seguimiento de su funcionamiento. “Por medio de la supercomputadora, se analizan los datos obtenidos por el sensor, lo cual permite detectar problemas de rendimiento y amenazas potenciales, reduciendo en gran medida la probabilidad de accidentes”. Yang Guangwen espera poder construir una cadena industrial completa de aplicaciones de supercomputación, donde se integren diseño, fabricación y análisis de datos, aprovechando al máximo la potencia de cálculo de las supercomputadoras. “Mediante la combinación de supercomputación y grandes datos, se gestiona todo el ciclo de vida del producto”, añade Yang Guangwen.

En la actualidad, la mayor urgencia para Yang es encontrar usuarios sectoriales sostenibles y de gran demanda para la supercomputadora, que puedan apoyar tanto el desarrollo de grandes proyectos estatales como la fabricación de equipos clave para las empresas. Esto estimulará el desarrollo de un software paralelo clave, para luego suministrarlo a la industria manufacturera.

Actualmente, 167 supercomputadoras chinas están incluidas en la Lista de TOP500 del mundo, cantidad que por primera vez supera la de Estados Unidos. “A pesar de que ocupamos el primer lugar en cuanto a cantidad, todavía nos queda un gran tramo por recorrer en comparación con los países desarrollados en cuanto a nivel de aplicación. Pero esto no se resuelve en uno o dos días. Se requiere de mucho tiempo de investigación, y también de una amplia difusión entre las empresas de demanda”, dice Yang Guangwen. El profesor también explica que mientras en el extranjero el personal dedicado a la aplicación de la supercomputación representa dos tercios del total, en China la mayoría de las personas vinculadas con esta están dedicadas a su estudio. El Centro Nacional de Supercomputación en Wuxi, uno de los seis de su tipo en el país, planea establecer laboratorios conjuntos con las entidades de aplicación, en aras de resolver la escasez de personal capacitado para este propósito. De igual manera, el Centro proporcionará recursos tales como apoyo de programas y modelos, para ampliar el área de aplicación en la supercomputación.

“La inversión china en la investigación es superior a la de Estados Unidos en algunos aspectos, por lo cual muchos investigadores chinos en el extranjero están dispuestos a regresar a su país, en busca de los recursos necesarios para sus investigaciones”, concluye Fu Haohuan.

“Hemos podido fabricar trenes de alta velocidad excelentes, pero la mayor parte del software empleado para el diseño de líneas aerodinámicas y simulación es extranjero. Siempre hace falta gente que se empeñe en desarrollar nuestro propio software. Ahora tenemos la supercomputadora más rápida del mundo, ¿por qué no aprovechar esta oportunidad para probar?”. La pregunta de Fu Haohuan ha manifestado las aspiraciones de muchos investigadores chinos.