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El superordenador español entra al taller para salvar más vidas

El MareNostrum de Barcelona, ariete en la investigación contra el cáncer, tendrá 12 veces más potencia tras su transformación, que comienza esta semana

El superordenador español entra al taller para salvar más vidas

Se abre el portón de la capilla y un ortoedro gigante de cristal repleto de máquinas dispuestas de forma regular en varios pasillos ocupa toda la nave central. Emiten miles de lucecitas que bailan al ritmo de un zumbido constante que perturba el recuerdo de un espacio que pocas décadas atrás fue sagrado. La gran vitrina está rodeada de tuberías con un líquido gélido en su interior que evita poner en riesgo el contenido por exceso de calor. El balcón del órgano lo ocupan unos asientos desde donde se puede contemplar el espectáculo. No es el decorado de una película de ciencia ficción. Estamos en Barcelona ante el MareNostrum III, el ordenador más potente de España y uno de los más poderosos de Europa. Esta semana, este esforzado investigador contra el cáncer (y encargado de millones de cálculos) entra en boxes para renacer en junio 12 veces más poderoso.

La Torre Girona del barrio de Pedralbes de Barcelona fue desde la segunda mitad del siglo XIX el lugar de veraneo de una familia acomodada con el mismo apellido. Manuel Girona llegó a ser alcalde de la ciudad. Varias décadas más tarde el edificio pasó a formar parte de las instalaciones de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). En la pequeña iglesia que se construyó en el recinto en los años 40 del siglo pasado ―anodina en cuanto a su arquitectura― hoy se encuentra una de las grandes calculadoras de la investigación europea, el 129º ordenador más potente del mundo, según la lista Top 500. Búsqueda de tratamientos personalizados contra el cáncer, simulación de órganos y previsión en tiempo real de los niveles de contaminación son algunas de las etiquetas que definen los millones y millones de cálculos que fluyen por los procesadores de la máquina.

El MareNostrum III tiene menos de cinco años. No por ocupar 170 metros cuadrados se libra del ritmo de envejecimiento aceleradísimo de la informática: algunos teléfonos móviles de hoy tienen una capacidad equivalente a la de los superordenadores más potentes de hace 20 años. Esta semana empezará el desmantelamiento para que su sucesor, el número IV, tome su lugar. Será doce veces más potente teniendo en cuenta el número de operaciones que será capaz de ejecutar cada segundo: 13.700 billones. En la versión actual son unas 1.000 billones. El director asociado del Barcelona Supercomputing Center (BSC), Pep Martorell, cuenta que los supercomputadores son capaces de resolver problemas que hace muy pocos años eran considerados “imposibles”.

Muchas de las “novedades” en Inteligencia Artificial de hoy son el resultado de aplicar teorías que ya se conocían pero que no se podían aplicar por falta de capacidad computacional. Hoy en día ordenadores como el MareNostrum son capaces de ir más allá de los planteamientos sobre papel y ejecutar secuencias de operaciones que en un ordenador cualquiera podrían tardar días, incluso años, en dar resultados. El investigador del BSC Jordi Torres, aseguraba a este diario que el supercomputador era capaz de resolver en una hora lo que un ordenador normal haría en seis años. Ya no hablamos de cuánto tardaríamos a hacer los cálculos sin la ayuda de una máquina si ya necesitamos de ellas para hacer operaciones sencillas. ¡Qué haríamos hoy en día sin las hojas de cálculo!

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Puzles con millones de piezas

Intentando averiguar cuáles son todas las secuencias que se pueden construir con las letras a, b, c, d y e a uno le viene dolor de cabeza. Las calculadoras de algunas computadoras personales se ven desbordadas al intentar calcular el valor factorial de un número ―la multiplicación de él por todos sus antecesores― mayor que 100. El hecho de que un superordenador tenga cientos de procesadores y una capacidad de disco duro ingente le permite resolver problemas matemáticos complicadísimos, al mismo tiempo que almacenar muchos datos.

El genoma humano secuenciado está formado aproximadamente por 3.000 millones de nucleótidos, cada uno de ellos representado por una letra. Para pasar el ADN de un ser humano del tubo de ensayo a un disco duro ―cada secuenciación ocupa 300GB― se tiene que repetir unas 60 veces todo el proceso para que la representación resulte fiable, cuenta el jefe de genómica computacional del BSC, David Torrents. En el MareNostrum está almacenado el ADN de 500 pacientes del Hospital Clínic de Barcelona enfermos de leucemia linfática crónica que participaron en un proyecto de investigación que empezó en 2014.

Torrents detalla que en el Clínic extrajeron de cada uno de los pacientes, mediante una biopsia, dos muestras: células sanas y tumorales. De cada una en el laboratorio aislaron el ADN, que fue secuenciado en el Centro Nacional de Análisis Genómico (CNAG), situado a un cuarto de hora andando del MareNostrum, ambas instalaciones conectadas por un cable directo de alta velocidad. El superordenador comparó el genoma sano con el alterado por el cáncer con un método ideado en el mismo BSC.

La complejidad del problema de comparar las dos secuencias kilométricas ―la sana y la enferma― Torrents la resume con esta metáfora: la tarea de buscar las diferencias entre dos puzles desmontados de 3.000 millones de piezas cada uno y, además, emparejar las piezas que se encuentran en una misma posición. Dos puzles cuyas imágenes tienen diferencias muy pequeñas y en las que casi todo es mar con solo unas pequeñas barquitas en medio de él. MareNostrum es capaz de detectar qué genes están alterados en el genoma de la célula cancerosa. Esta información se puede traducir en un futuro en tratamientos de medicina personalizada, adaptados según la enfermedad y las características de cada paciente. En el caso del cáncer, con terapias mucho menos agresivas que las actuales.

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Ahora el MareNostrum está ante un reto mayor. Está tratando datos de 3.000 tumores de veinte tipos distintos. El Barcelona Supercomputing Center es uno de los ocho centros de investigación de todo el mundo que forma parte de PanCancer, un proyecto de big data que analiza mutaciones a gran escala para conocer más la enfermedad. La aplicación de este conocimiento a los hospitales “no es inmediata”, asegura Torrents. Sin embargo, añade que trabajar codo a codo con los centro sanitarios es clave y, en ese sentido, el BSC lo está haciendo con el Clínic y el Vall d’Hebron de Barcelona.

Desde la tribuna que, en el primer piso, rodea la nave de la capilla se observa un MareNostrum solitario. Solamente está acompañado de vez en cuando por alguna visita de mantenimiento o algún grupo que acude a conocer las instalaciones. Todo el mundo puede pedir un tour gratuito. Los centros de investigación europeos se conectan al supercomputador en remoto. Proyectos de investigación de múltiples disciplinas concursan para obtener capacidad de computación ―horas de procesador― a la red de computación avanzada de Europa (Partnership for Advanced Computing in Europe). Está formada por siete supercomputadores ubicados en Suiza, Francia, Alemania, Italia y España.

Los homólogos del MareNostrum en el resto de Europa se harán cargo de los cálculos de algunos de los proyectos que se quedarán sin el supercomputador español durante la migración de la versión III a la IV. Estas tareas se prolongarán hasta finales de junio. El supercomputador no estará completamente operativo hasta principios de verano.

Trabajando para empresas

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Más allá de la investigación académica, el mundo empresarial propone también proyectos para que se ejecuten en el silicio del MareNostrum. Con Iberdrola el BSC lleva más de tres años trabajando en un software que, dado un terreno donde se quiere construir un parque eólico, calcula cómo se tienen que orientar los aerogeneradores para optimizar la producción de energía. El sistema toma como información los movimientos del aire recogidos por varios sensores en el solar vacío durante una larga temporada y tiene en cuenta la orografía del terreno. Arnau Folch, responsable del proyecto en el BSC, explica que desde entonces han diseñado unos quince parques, principalmente en Estados Unidos, Brasil, Escocia y México.

Las simulaciones en espacio y tiempo ―saber de qué forma se comportará algo que todavía no existe― como la de Iberdrola, con la gestión de grandes cantidades de datos ―el almacentamiento de miles de genomas― son los dos grandes usos que se dan al superordenador del BSC, consorcio público participado por el Ministerio de Economía (60%), la Generalitat de Catalunya (30%) y la UPC (10%) con 475 trabajadores.

Una réplica de una estatua olmeca, una cabeza colosal de dos toneladas, tiene la mirada clavada a la capilla desacralizada que alberga el supercomputador. Es una donación de la Universidad Veracruzana de México. La escultura original, llamada El Rey, tiene alrededor de 3.000 años. Llegó al jardín boscoso que rodea el edificio con forma de iglesia poco antes que el MareNostrum III como símbolo de las “capacidades tecnológicas de la civilización olmeca”. El superordenador se va. La que representa a una grandiosidad del pasado se queda, aguardando el futuro.

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