La supercomputadora Fugaku es la más poderosa del mundo actualmente. Estaba planeado que entrara en funcionamiento en abril de 2021, pero ante la pandemia de COVID-19 se adelantó casi un año su lanzamiento para utilizarla en investigaciones médicas para enfrentar la emergencia sanitaria.
Desarrollada en conjunto por las firmas japonesas Riken y Fujitsu, la supercomputadora Fugaku se basa en la tecnología Arm. Ocupa el primer puesto en las principales clasificaciones de computadoras de alto rendimiento, incluyendo la lista Top500. En todas ellas ha conseguido puntuaciones mucho más altas que las subcampeonas.
Las otras clasificaciones en la que ha destacado la supercomputadora Fugaku incluyen HPCG, una categoría de máquinas que ejecutan aplicaciones del mundo real; HPL-AI, que las selecciona en función de sus capacidades de rendimiento para tareas típicas de las aplicaciones de inteligencia artificial, y Graph 500, que valora los sistemas en función de las cargas de datos intensivos. Los premios fueron anunciados el 16 de noviembre en la pasada Conferencia de Computación de Alto Rendimiento SC20.
Los resultados esta vez se hicieron con el complemento total de Fugaku, constituido por 158,976 nodos contenidos en 432 racks. En el Top 500, logró una puntación de LINPACK de 442.01 petaflops, lo cual supone una mejora sobre los 415.53 establecidos en junio. En el HPCG obtuvo 16.00 petaflops, por encima de los 13.40 de la última vez. En el HPL-AI logró una puntuación de 2.004 exaflops, contra los 1.421 de junio.
Investigaciones mútiples
El ordenador obtuvo el primer puesto de Graph 500 gracias a una colaboración entre Riken, la Universidad de Kyushu, Fixstars Corporation y Fujitsu. La supercomputadora Fugaku resolvió una amplia búsqueda de un enorme gráfico con 1.1 billones de nodos y 17.6 billones de extremos en aproximadamente 0,25 segundos, lo cual le valió una puntuación de 102,955 gigaTEPS, un gran avance con respecto a la puntuación de 70,980 gigaTEPS obtenida en junio y más de cuatro veces la alcanzada por su competidor más cercano, el superordenador chino Sunway Taihu Light, que consiguió 23,756 gigaTEPS.
La supercomputadora Fugaku —bautizada con un nombre alterno del Monte Fuji— se encuentra instalada en el Centro Riken de Ciencias Computacionales (R-CCS) en Kobe, Japón. Su desarrollo se encuadra en un plan nacional japonés para desarrollar la siguiente generación de superordenadores. Se planea utilizarla en la simulación de desastres naturales y la previsión meteorológica y climática. También en investigaciones sobre la creación, el almacenamiento y el uso de energía limpia.
Otros campos en los que se espera emplear la máquina es en el desarrollo de nuevos materiales y nuevos procesos de diseño y producción. Además, se utilizará en investigaciones de física teórica para ahondar en la comprensión de la evolución del universo y sus leyes fundamentales del universo como elemento clave de la ciencia, la aclaración de las leyes fundamentales.
Gotitas en aerosol analizadas
Por supuesto, la supercomputadora Fugaku también tendrá aplicaciones en el campo de la salud. Será útil para el desarrollo de nuevos medicamentos mediante la inteligencia artificial. También en la búsqueda de tratamientos de medicina personalizada y preventiva. De hecho, su primer uso en este ámbito ha sido mejorar la comprensión de los mecanismos de transmisión aérea del virus SARS-CoV-2, causante de la COVID-19.
Para ello, se le empleó para simular la manera en que se propagan las moléculas del aerosol que se expulsa al hablar y respirar y que sirve como vehículo para el virus. Las simulaciones recrearon situaciones en las que la gente se encuentra aglomerada. Para el estudio, se modelaron decenas de miles de gotículas, cuyos número y diámetro se determinaron según las acciones simuladas, como toser, cantar o hablar. La circulación del aire y condiciones como la evaporación de las gotitas y su adherencia a superficies también fueron tomadas en cuenta.
Entre los hallazgos logrados con las simulaciones de la supercomputadora Fugaku se cuenta la interacción del aerosol con la humedad ambiente. Se encontró que con un nivel de humedad menor al 30% el número de partículas aerosolizadas en el ambiente alcanzaba el doble de las que encuentran con una humedad mayor al 60%. La implicación es preocupante para el hemisferio norte, dado que el aire frío del invierno es más seco que el del verano.
Investigaciones aceleradas con la supercomputadora Fugaku
Otro uso del superordenador japonés para combatir la pandemia de COVID-19 es el descubrimiento de nuevos fármacos capaces de inhibir la enzima que usa el virus para multiplicarse. Si bien ya existe al menos un ejemplo de un antibiótico desarrollado con el auxilio de la inteligencia artificial, el proceso de hallar una nueva sustancia, probarla y completar los ensayos clínicos toma más de un año. Es por ello que los investigadores decidieron utilizar la supercomputadora Fugaku para analizar, mediante inteligencia artificial, la viabilidad de unos 2,000 medicamentos ya aprobados y determinar su posible utilidad contra la COVID-19.
El estudio incluye fármacos antivirales hoy en pruebas clínicas en Japón. Se basa en cálculos de dinámica molecular, los cuales demandan una potencia de procesamiento inasequible a las computadoras comunes. La capacidad del superordenador, en cambio, permite realizar los análisis no sólo de medicamentos individuales, sino la posible efectividad de “cocteles” de fármacos combinados. Gracias a los datos arrojados por la supercomputadora Fugaku, una búsqueda que normalmente tomaría muchos años tal vez pueda ser reducida a unos cuantos meses.
