Gracias a su singular arquitectura computacional, MareNostrum 5 permitirá hacer avanzar la ciencia en todas sus áreas, desde el desarrollo de gemelos digitales del planeta Tierra y del cuerpo humano, hasta la búsqueda de nuevos tratamientos contra enfermedades como el cáncer, el diseño de ciudades más saludables y sostenibles, o la búsqueda de nuevas fuentes de energía, así como de nuevos materiales.
MareNostrum 5 representa la mayor inversión que ha hecho Europa en una infraestructura científica, con un coste total de 202 millones de euros, de los que 151,4 millones corresponden a la adquisición de la máquina, financiados conjuntamente por el consorcio de supercomputación de la Unión Europea, la EuroHPC Joint Undertaking (EuroHPC JU), a través del Mecanismo Conectar Europa de la UE y del programa de investigación e innovación Horizonte 2020, así como por los estados participantes: España -a través del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y la Generalitat de Catalunya-, Turquía y Portugal.
"Estoy encantado de ver el nuevo MareNostrum 5 inaugurado y listo para servir a la investigación europea en este nuevo año. Este día supone otro gran logro para la supercomputación europea y, para nosotros en la EuroHPC JU, representa el final de nuestro primer capítulo de adquisición de superordenadores europeos. Las ocho máquinas de la primera generación de sistemas EuroHPC ya están en el mundo, y listas para que los investigadores europeos puedan acceder a ellas y ampliar los límites de la innovación científica y tecnológica", ha declarado el director ejecutivo de la EuroHPC JU, Anders Dam Jensen.
“Los supercomputadores son instrumentos al servicio de la ciencia y de la ingeniería, aceleradores de la teoría que permiten el desarrollo de gemelos digitales en ámbitos muy diversos y esenciales para la sociedad, como el cambio climático o la medicina de precisión. Estamos muy orgullosos de la llegada del nuevo MareNostrum 5, una de las máquinas más importantes de Europa y del mundo para avanzar en los grandes retos de la ciencia, como el gemelo digital de la Tierra, que buscamos desarrollar en el marco del proyecto Destination Earth, uno de las grandes apuestas de Europa para combatir el cambio climático; o los gemelos digitales humanos, que servirán para crear fármacos más eficientes para tratar enfermedades que hoy en día tienen difícil tratamiento, entre otros. La presentación de MareNostrum 5 marca el camino para el próximo MareNostrum 6, que esperemos incorpore tecnología europea, un hito que podría ser realidad dentro de 5 o 6 años”, ha afirmado el director del BSC, Mateo Valero.
La puesta en marcha del nuevo MareNostrum 5 consolida al BSC como uno de los grandes centros de supercomputación a nivel mundial, con más de 900 trabajadores, la mayor parte de los cuales son investigadores repartidos en cuatro departamentos científicos: Ciencias de la Computación, Ciencias de la Vida, Ciencias de la Tierra y Aplicaciones Computacionales para Ciencia e Ingeniería.
El nuevo supercomputador MareNostrum 5 de la European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU), instalado en el Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS), cuenta con un rendimiento total máximo de 314 petaflops, lo que equivale a la capacidad de realizar hasta 314.000 billones de cálculos por segundo. MareNostrum 5 se añade a otros dos sistemas de la EuroHPC JU, Lumi (Finlandia) y Leonardo (Italia), como los únicos tres supercomputadores preexaescala europeos. La compañía tecnológica Eviden ha sido el proveedor seleccionado tras licitación para suministrar el nuevo superordenador, que además incorpora tecnología de otras compañías como Lenovo, IBM, Intel y Nvidia, y en cuya instalación ha participado también la consultora alemana Partec.
Una máquina heterogénea con la tecnología de supercomputación más avanzada
Se trata de una máquina heterogénea que combina dos sistemas bien diferenciados: una partición de propósito general, dedicada a la computación clásica, y una partición acelerada, diseñada para ampliar las fronteras del conocimiento en inteligencia artificial. Ambos sistemas, por separado, se sitúan entre los 20 superordenadores de mayor capacidad en todo el mundo, en los puestos 19º y 8º respectivamente, lo que convierte al BSC en el único centro de supercomputación de Europa con dos entradas entre las 20 primeras del ranking LINPACK que clasifica a los 500 supercomputadores más potentes del planeta.
La partición denominada de propósito general (CPU) es la más grande del mundo basada en la icónica arquitectura computacional x86 de Intel, con un rendimiento pico de 45,4 petaflops (45.400 billones de cálculos por segundo) gracias al nuevo procesador Sapphire Rapids. Esta parte del supercomputador, fabricada por Lenovo y clasificada en la 19ª posición del ranking LINPACK, está especialmente concebida para resolver problemas científicos complejos por su capacidad de dividir los recursos de la máquina para ejecutar múltiples tareas o programas simultáneamente, en lugar de estar dedicada exclusivamente a una tarea particular. Esto permite una mayor flexibilidad y mejora la eficiencia, ya que diferentes usuarios o proyectos podrán utilizar el superordenador al mismo tiempo en función de sus necesidades.
Por su parte, la partición denominada acelerada (GPU), fabricada por Eviden, es la tercera más potente de Europa y octava del mundo según el ranking LINPACK, con un rendimiento pico de 260 petaflops (260.000 billones de cálculos por segundo). Esta parte del supercomputador cuenta con 4.480 procesadores de última generación NVIDIA Hopper, aceleradores de hardware creados para realizar tareas específicas de manera más eficiente que los procesadores de propósito general, lo que permite acelerar cálculos intensivos en áreas cruciales para la investigación como la inteligencia artificial o la simulación numérica. Estos chips de última generación, de unos 8 cm2, cuentan cada uno de ellos con más potencia que todo el MareNostrum 1 instalado en 2004, que ocupaba toda la capilla de Torre Girona, de unos 180 m2, y era el cuarto más rápido del mundo.
El nuevo MareNostrum 5 destaca también por su gran capacidad de almacenamiento, al pasar de los 15 Pbytes disponibles en MareNostrum 4 a 650 Pbytes. El sistema ofrece una capacidad neta de 248 Pbytes en disco que se complementa con una solución de almacenamiento de larga duración basada en cintas con una capacidad adicional de 402 Pbytes, gracias al sistema de ficheros Spectrum Scale de IBM. Además, MareNostrum 5 tiene una red de interconexión basada en InfiniBand NDR200, que permite a todos los nodos del sistema, más de 8.000 en total, cooperar intercambiando información para solucionar los problemas más complejos mejorando notablemente la velocidad de operación, en tiempo y en consumo, respecto a MareNostrum 4.
Uso y aplicaciones para dar servicio a todas las áreas de la ciencia
El uso principal de MareNostrum 5 está destinado a la investigación de científicos españoles y europeos, aunque también estará disponible para la investigación en empresas, bajo condiciones especiales. El acceso se realiza mediante convocatorias competitivas y con evaluación por pares, con priorización de los proyectos según su importancia. El reparto va en función de la inversión realizada por la EuroHPC JU y los estados participantes. Así, EuroHPC JU realizará convocatorias a nivel europeo para acceder al 50% del tiempo disponible, mientras que el resto será distribuido entre España, Turquía y Portugal. En el caso de España, el acceso será a través de las convocatorias de la Red Española de Supercomputación (RES). El número de proyectos que podrán acceder al sistema aumenta respecto a MareNostrum 4, pero seguirá habiendo proyectos excelentes compitiendo por los recursos que no podrán acceder a ellos.
Al aumentar la potencia de cálculo, la memoria del sistema y el número de núcleos, MareNostrum 5 ayudará a solucionar más problemas, y de mayor complejidad. Por ejemplo, las simulaciones de cambio climático podrán tener mayor resolución, pasando de representar fenómenos con escalas espaciales de cientos de kilómetros a incluir procesos que tienen lugar en escalas de pocos kilómetros, lo que hará que las predicciones sean mucho más precisas y fiables. En este sentido, gracias a MareNostrum 5, España tendrá un papel clave en el proyecto Destination Earth de la Unión Europea, cuyo objetivo es desarrollar una réplica virtual completa del planeta Tierra que permita predecir los efectos del cambio climático, y crear y testear escenarios para un desarrollo más sostenible.
Del mismo modo se podrán abordar problemas mucho más complejos de inteligencia artificial y análisis de grandes volúmenes de datos. Así, por ejemplo, se podrá generar modelos del lenguaje masivos entrenando redes neuronales mucho mayores con centenares de miles de millones de parámetros, usando conjuntos de datos infinitamente más grandes que los actuales. Esto supone un cambio disruptivo en el ámbito y abre posibilidades hasta ahora impensables.
Además de las predicciones climáticas y los grandes modelos de lenguaje, MareNostrum 5 está especialmente diseñado para reforzar la investigación médica europea en el diseño de nuevos fármacos, desarrollo de vacunas y simulaciones de propagación de virus. También será una herramienta crucial para la ciencia de materiales y la ingeniería, que podrá beneficiarse del potencial del nuevo supercomputador en áreas como el diseño y optimización de aviones basado en la simulación y la gestión de los datos para conseguir una aviación más segura, limpia y eficiente. Igualmente, el nuevo supercomputador europeo servirá para avanzar en la simulación de procesos de generación de nuevas formas de energía como la fusión nuclear.
Integración con dos de los primeros ordenadores cuánticos del sur de Europa
Está previsto que MareNostrum 5 integre también en los próximos meses dos ordenadores cuánticos: el primer ordenador cuántico de la Red Española de Supercomputación (RES), que forma parte de la iniciativa Quantum Spain impulsada por el Ministerio de Transformación Digital a través de la Secretaría de Estado de Digitalización e Inteligencia Artificial (SEDIA); y uno de los primeros ordenadores cuánticos europeos, después de que la EuroHPC JU seleccionara al BSC como uno de los seis centros que albergarán la primera red europea de computación cuántica. Ambos ordenadores cuánticos serán de los primeros que entren en funcionamiento en el sur de Europa.
Antes de su puesta en marcha, MareNostrum 5 ha sido reconocido como el máximo logro del 2023 en el ámbito de la supercomputación (Top Supercomputing Achievement) por la revista especializada HPCWire, la de mayor prestigio internacional en este sector, por la manera en que “combina la supercomputación tradicional con la inteligencia artificial para impulsar descubrimientos y ampliar nuevas fronteras de la ciencia con el desarrollo de gemelos digitales que servirán para estudiar el clima y progresar hacia una medicina más personalizada”.
