Supercomputadoras

SUPERCOMPUTADORAS

Las supercomputadoras son el tipo de computadoras más potentes y más rápidas que existen en un momento dado. Son de gran tamaño, las más grandes entre sus pares. Pueden procesar enormes cantidades de información en poco tiempo pudiendo ejecutar millones de instrucciones por segundo, están destinadas a una tarea específica y poseen una capacidad de almacenamiento muy grande. Además son los más caros teniendo un costo que puede superar los 30 millones de dólares. Por su alto costo se fabrican muy pocas durante un año, incluso existen algunas que se fabrican solo por pedido.

Cuentan con un control de temperatura especial para poder disipar el calor que algunos de sus componentes pueden llegar a alcanzar. Actúa como árbitro de todas las solicitudes y controla el acceso a todos los archivos, lo mismo hace con las operaciones de entrada y salida. El usuario se dirige a la computadora central de la organización cuando requiere apoyo de procesamiento.

 Están diseñados para sistemas de multiprocesamiento, la CPU es el centro del procesamiento y pueden soportar a miles de usuarios en línea. La cantidad de procesadores que puede llegar a tener un supercomputador depende principalmente del modelo, pueden tener desde alrededor de 16 procesadores hasta 512.

UN POCO DE HISTORIA

MANCHESTER MARK (1948)

El primer supercomputador británico sentó las bases de muchos conceptos todavía usados hoy en día.

En términos modernos tenía una RAM (memoria de acceso aleatorio) de sólo 32 posiciones o 'palabras'. Cada palabra constaba de 32 bits (dígitos binarios), lo que quiere decir que la máquina tenía una cantidad total de 1024 bits de memoria.

La RAM se basó en la tecnología del tubo de rayos catódicos (CRT). Los CRTs fueron usados para almacenar bits de datos como áreas cargadas sobre el fósforo de la pantalla, mostrándose como una serie de puntos incandescentes sobre ella. El haz de electrones del CRT podría controlar esta carga y eficientemente escribir un 1 o 0 y leerlo posteriormente según se solicitase.

Características:

Las principales son:

·         Velocidad de proceso: miles de millones de instrucciones de coma flotante por segundo.
·         Usuarios a la vez: hasta miles, en entorno de redes amplias.
·         Tamaño: requieren instalaciones especiales y aire acondicionado industrial.
·         Dificultad de uso: solo para especialistas.
·         Clientes usuales: grandes centros de investigación.
·         Penetración social: prácticamente nula.
·         Impacto social: muy importante en el ámbito de la investigación, ya que provee cálculos a alta velocidad de procesamiento, permitiendo, por ejemplo, calcular en secuencia el genoma humano, número π, desarrollar cálculos de problemas físicos dejando un margen de error muy bajo, etc.
·         Parques instalados: menos de un millar en todo el mundo.
·         Hardware: Principal funcionamiento operativo.

PRINCIPALES USOS

Las supercomputadoras se utilizan para abordar problemas muy complejos o que no pueden realizarse en el mundo físico bien, ya sea porque son peligrosos, involucran cosas increíblemente pequeñas o increíblemente grandes. A continuación damos algunos ejemplos:

·    Mediante el uso de supercomputadoras, los investigadores modelan el clima pasado y el clima actual y predicen el clima futuro.

·     Los astrónomos y los científicos del espacio utilizan las supercomputadoras para estudiar el Sol y el clima espacial.

   Los científicos usan supercomputadoras para simular de qué manera un tsunami podría afectar una determinada costa o ciudad.

·         Las supercomputadoras se utilizan para simular explosiones de supernovas en el espacio.

·         Las supercomputadoras se utilizan para probar la aerodinámica de los más recientes aviones militares.

·   Las supercomputadoras se están utilizando para modelar cómo se doblan las proteínas y cómo ese plegamiento puede afectar a la gente que sufre la enfermedad de Alzheimer, la fibrosis quística y muchos tipos de cáncer.

·       Las supercomputadoras se utilizan para modelar explosiones nucleares, limitando la necesidad de verdaderas pruebas nucleares.

SUPERCOMPUTADORAS MÁS POTENTES DE LA HISTORIA

Tianhe-2(2013)

Tianhe-2 o Milky Way-2 es una supercomputadora desarrollada por la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa de China (NUDT) e Inspur, estará ubicada para finales de año en el Centro Nacional de Supercomputación en Guangzho (NSCC-GZ), República Popular China. Tiene un rendimiento de 33,86 petaFLOPS por segundo (33.860.000.000.000.000 operaciones de coma flotante por segundo), con un pico teórico de 54,9 petaFLOPS por segundo que la convierte en la supercomputadora más rápida del mundo.

Está equipada con 16.000 nodos, cada uno con dos procesadores Intel Xeon IvyBridge E5-2692 (12 núcleos, 2,2 GHz) y tres procesadores Intel Xeon Phi 31S1P (57 núcleos, 1,1 GHz), cuya combinación da un total de 3.120.000 núcleos de computación. Es capaz de almacenar 12,4 PB, tiene una memoria del sistema de 1.375 TiB (1.34 PiB) y utiliza el sistema operativo Kylin Linux. Ocupa una superficie de 720 m² y se calcula que ha costado entre 200 y 300 millones de dólares.

Cray Titan

La Cray Titan es una supercomputadora Cray XK7, creada por la firma Cray Inc. Es una actualización del Cray Jaguar, la anterior supercomputadora del Oak Ridge National Laboratory, para usar GPUs agregados a las CPUs. Titan fue anunciado en octubre de 2011 y se volvió operacional en octubre de 2012. Se espera que supere los 20 petaFLOPS, es decir veinte mil billones de FLOPS, con un pico teórico de 24,8 petaFLOPS. Sin embargo, la velocidad real alcanzada es de 17,59 petaFLOPS, lo que la convierte en la segunda supercomputadora más rápida del mundo.

Está equipada con CPUs AMD x86-64 Opteron 6274 de 16 núcleos y GPUs Nvidia Tesla K20. Hay 18 688 nodos, cada uno conteniendo un CPU de 16 núcleos con 32 GiB de RAM un GPU con 6 GiB de RAM.7 8 El total de núcleos de procesador es de 299 008 y el tamaño total de la memoria RAM es de más de 710 TiB, con 10 PB de almacenamiento (conformado por más de 10 000 discos rígidos de 1 TB y 7200 rpm) con una velocidad de transferencia de 240 GB/s. Próximamente se actualizará el almacenamiento entre 20 y 30 PB con una velocidad de transferencia de aproximadamente 1 TB/s.

Computadora K

La computadora K (llamada así por la palabra japonesa "kei" (京?), que significa diez mil billones (1016), la cifra de operaciones de coma flotante por segundo que es capaz de ejecutar) es una supercomputadora, producida por la compañía Fujitsu, ubicada en el RIKEN Advanced Institute for Computational Science en la ciudad de Kobe, Japón.

Características:

·         Operaciones de coma flotante por segundo: 8,162 petaflops (Rmáx). En noviembre de 2011 alcanzó los 10 petaflops1

·         Sistema operativo: Linux.

·         Consumo: N/D megawatts.

·         Memoria: N/D GBs

·         Procesadores: 68.544 SPARC64 VIIIfx (8 núcleos por procesador) a 2,0 Ghz, un total de 548.352 núcleos. Se encuentran instalados en 672 compartimentos, y se prevé una ampliación a 800 compartimentos, lo que elevaría su poder de cálculo. En noviembre de 2011 se incrementó a 88.128 procesadores.

·         Propósitos: simulación de terremotos, modelación del clima, investigación nuclear, otros.

·         Costo: N/D

Las 10 supercomputadoras más potentes de la historia.

La siguiente tabla muestra las 10 primeras posiciones de las supercomputadoras más potentes de la historia.
Pos.	Rmax Rpeak (Pflops)	Nombre	Computadora tipo de procesador, interconexión	Vendedor	Sitio País, año	Sistema Operativo
1	33,86 54,90	Tianhe-2	NUDT Intel Xeon	IBM	National Supercomputing Center en Guangzhou  China, 2013	GNU/Linux
2	17,6 24,8	Titan	Cray XK7 Opteron 6274 + Tesla K20	Cray	Oak Ridge National Laboratory   Estados Unidos, 2012	GNU/Linux (CLE)
3	16,3 20,1	Sequoia	Blue Gene/Q PowerPC A2, propio	IBM	Lawrence Livermore National Laboratory   Estados Unidos, 2011	GNU/Linux (RHEL y CNL)
4	10,5 11,3	Computadora K	RIKEN SPARC64 VIIIfx, Tofu	Fujitsu	RIKEN   Japón, 2011	GNU/Linux
5	8,2 10,1	Mira	Blue Gene/Q PowerPC A2, propio	IBM	Argonne National Laboratory   Estados Unidos, 2012	GNU/Linux
6	4,1 5,0	JuQUEEN	Blue Gene/Q PowerPC A2, Custom	IBM	Forschungszentrum Jülich   Alemania, 2012	GNU/Linux
7	2,9 3,2	SuperMUC	iDataPlex DX360M4 Xeon E5–2680, Infiniband	IBM	Leibniz-Rechenzentrum   Alemania, 2012	GNU/Linux
8	2,6 3,9	Stampede	Dell PowerEdge Intel E5-2680	Dell	Texas Advanced Computing Center/Univ. of Texas   Estados Unidos, 2012	GNU/Linux
9	2,5 4,7	Tianhe-1A	NUDT YH Cluster Xeon 5670 + Tesla 2050, Arch	NUDT	National Supercomputing Center of Tianjin   China, 2010	GNU/Linux
10	1,7 2,1	Fermi	Blue Gene/Q PowerPC A2, Custom	IBM	CINECA   Italia, 2012	GNU/Linux

·        

      Ranking - Posición en el ranking Top500. En la tabla TOP500, los equipos están ordenados primero por su valor Rmax. En el caso de prestaciones equivalentes (valor Rmax) para equipos diferentes, hemos optado por ordenar por Rpeak. Para los sitios que tienen el mismo equipo, el orden es por el tamaño de la memoria y, a continuación en orden alfabético.

·         Rmax - La más alta puntuación medida usando el benchmark Linpack. Este es el número que se utiliza para clasificar a las computadoras. Se mide en billones de operaciones de punto de flotante por segundo, es decir, Teraflops.

·         Rpeak - Este es el rendimiento máximo teórico del sistema. Medido en TFLOPS.

·         Nombre - Algunos supercomputadoras son únicos, al menos en su ubicación, y por lo tanto bautizado por su propietario.

·         Computadora - La plataforma de la computadora que se comercializa.

·         Núcleos de procesador - El número de núcleos activos utilizados activamente ejecutando Linpack. Después de este dato se menciona la arquitectura del procesador. Si la interconexión entre los nodos de cálculo es de interés, también se incluye aquí.

·         Vendedor - El fabricante de la plataforma y el hardware.

·         Sitio - El nombre de la instalación de la supercomputadora de funcionamiento.

·         País - El país donde tenga su sede el equipo.

·         Año - El año de instalación /última actualización importante.

·         Sistema Operativo - El sistema operativo que utiliza el equipo.

DEEP BLUE

DEEP BLUE

“La Máquina que desafió la inteligencia humana”

Para todos aquellos fanáticos del ajedrez se imaginan que en algún momento una computadora se convirtió en una verdadera rivalidad entre el hombre y esta, pues así sucedió, pero en esta ocasión el mismo humano fue el desarrollador de un jugador de ajedrez computarizado. Veamos este gran acontecimiento que dejara a todos aquellos aficionados del ajedrez con la boca abierta, ya que una “Maquina” venció a uno de los mejores jugadores del ajedrez.  

Deep Blue(azul profundo) fue un ordenador de la compañía IBM que jugaba ajedrez. Este impactante acontecimiento de remota a los años 1985, cuando un estudiante llamado Feng-husiung Hsu comenzó a desarrollar un jugador de ajedrez computarizado llamado “chiptets”.

El equipo que de formo en Ibm paso a denominarse The Deep Blue Team y enfrento este problema con un clásico dilema de investigación de cómo desarrollar un jugador de ajedrez computarizado que testeara a los mejores campeones es esta disciplina del mundo.

Al pasar los años, el grupo diseño un procesador específico para ajedrez que es capaz de examinar y evaluar entre doscientas y trescientas posiciones por segundo.

Este chip se instaló en el computador Powerparallel SP de IBM para incrementar sus capacidades de búsqueda en miles de escenarios más.

Pero al parecer funciono bastante bien ya que Deep Blue fue el primer ordenador que venció a un campeón del mundo Gary Kasparov.

Y pues como no con la gran estructura que tenía.

El sistema saca su fuerza de juego principalmente en la fuerza bruta que calcula el sistema central. Era una computadora de procesamiento paralelo masivo basada en el RS/6000 con 30 nodos, cada uno con 30 microprocesadores P2SC de 120 MHz, ampliados con 480 procesadores VLSI de uso especial, especializados en ajedrez. Su programa de ajedrez fue escrito en lenguaje C y corrió bajo el sistema operativo AIX. Era capaz de calcular 200 millones de posiciones por segundo. En junio de 1997, Deep Blue era el 259º superordenador más poderoso, capaz de calcular 11,38 gigaflops.

La derrota de Gary Kasparov

Solo se jugaron dos partidas pero esas fueron suficientes para que Gary Kasparov viera que una máquina fue mejor que el.

El match de 1996

1996 1ª partida, Deep Blue vs. Kasparov

La primera partida del match de 1996 se convirtió en la primera en la que una computadora ganaba al campeón del mundo, en condiciones normales de torneo, con un tiempo de control igual que en las competiciones oficiales de ajedrez.

1996 2ª partida, Kasparov vs. Deep Blue

La segunda partida comenzó con la apertura catalana. La partida duró 73 movimientos, hasta que los programadores de Deep Blue acordaron rendirse debido a la inferioridad de material en la que se encontraba Deep Blue.

1996 3ª partida, Deep Blue vs. Kasparov

En la tercera partida se jugó la defensa siciliana. La partida terminó en empate a los 39 movimientos.

1996 4ª partida, Kasparov vs. Deep Blue

Se jugó la defensa semieslava, terminando en empate.

1996 5ª partida, Deep Blue vs. Kasparov

La quinta partida fue el punto de inflexión del match. Kasparov, jugando con negras, escogió jugar la apertura de los cuatro caballos en lugar de la defensa siciliana, que había jugada en las partidas 1 y 3. Fue particularmente embarazoso para el equipo de Deep Blue la derrota, por haber rechazado la propuesta de tablas ofrecida por Kasparov en el movimiento 23. Fue la única partida del match ganada por las negras.

1996 6ª partida Kasparov vs. Deep Blue

La última partida del match fue ganada por Kasparov, a quien le valía el empate para ganar el match al tener 1 punto de ventaja. Deep Blue se rindió tras el movimiento 43 de Kasparov, al haber llegado a una posición insostenible en la que, tras el cambio de damas, iba a perder una torre sin compensación de ningún tipo.

En este match el ganador fue Gary Kasparov 4-2 debido a fallas que Deep Blue tuvo.

El match de 1997

1997 1ª partida, Kasparov vs. Deep Blue

El match de 1997 comenzó con el ataque indio de rey, una apertura muy sólida aunque algo pasiva, con la que Kasparov consiguió la victoria en 45 movimientos.

1997 2ª partida, Deep Blue vs. Kasparov

En esta partida Kasparov acusó a IBM de hacer trampas. Kasparov se rindió, aunque análisis posteriores indicaron que podía haber logrado el empate.

1997 3ª partida, Kasparov vs. Deep Blue

La tercera partida fue interesante porque Kasparov escogió una apertura irregular, la apertura Mieses, con el fin de sacar a Deep Blue de la teoría e impedir que pudiera utilizar su amplia base de datos de aperturas. A pesar de esta táctica anticomputadora, la partida terminó en empate.

1997 4ª partida, Deep Blue vs. Kasparov

En esta partida se jugó la defensa Caro-Kann.

1997 5ª partida, Kasparov vs. Deep Blue

Al igual que en la primera partida, se jugó el ataque indio de rey. Deep Blue jugó un brillante final de partida que le aseguró el empate, al no encontrar Kasparov la continuación ganadora.

1997 6ª partida Deep Blue vs. Kasparov

Antes de la 6ª y última partida el marcador estaba: 2½–2½. Como en la 4ª partida, se jugó la defensa Caro-Kann. Kasparov omitió un sacrificio de caballo bastante elemental y tuvo que rendirse en el movimiento 19.

En este match el ganador fue Deep Blue 3-2.

Pero Gary Kasparov protesto diciendo que había sido trampa, pues nunca imagino que fuese vencido por una máquina.

“La computadora no me vencerá hasta el próximo milenio”, prometió en 1997 un soberbio Garry Kasparov, el genio ruso considerado el mejor jugador de ajedrez de la Historia, justo antes de ser derrotado por «Deep Blue».

Las críticas de Kasparov  a Deep Blue fueron:

Las principales críticas por parte de Kaspárov tienen que ver con las actuaciones de IBM posteriores a los encuentros, especialmente después de la segunda partida. Kaspárov, con las piezas negras, planteó un sacrificio de peón suponiendo que, al igual que la mayoría de los programas de la época, sería aceptado por Deep Blue, lo que le daría la oportunidad de plantear un contraataque. Como Deep Blue no aceptó el sacrificio, Kaspárov supuso que la jugada le fue indicada por un operador humano.

Kaspárov solicitó después de la partida los registros escritos de los procesos de Deep Blue, la empresa IBM aceptó entregárselos tras el encuentro pero finalmente no lo hizo. Ante esta situación, Kaspárov denunció que el encuentro fue organizado sólo con fines de propaganda y no científicos. Finalmente, Kaspárov desafió a la empresa IBM a presentar a Deep Blue en un torneo oficial:

"Yo personalmente les garantizo a todos los aquí presentes que si Deep Blue participa en ajedrez de competición, personalmente, repito, garantizo que le haré pedazos".

Que más le quedaba decir a Gary ya que no aceptaba que fuera vencido por una máquina.

Aquí vemos que la tecnología también es utilizada para divertirse e incluso para desatar rivalidad entre el hombre y una máquina.

Como conclusión solo  queda decir que: Es natural que los ajedrecistas piensen que la aptitud para el ajedrez es sinónimo de gran inteligencia e incluso genialidad, frente a la frialdad de las máquinas, por “la habilidad de combinar creatividad y cálculo, arte y ciencia” que tiene el ser humano.