El superordinador entra al taller per salvar més vides

La Torre Girona del barri de Pedralbes de Barcelona va ser des de la segona meitat del segle XIX el lloc d'estiueig d'una família acomodada amb el mateix cognom. Manuel Girona va arribar a ser alcalde de la ciutat. Diverses dècades més tard l'edifici va passar a formar part de les instal·lacions de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). A la petita església que es va construir al recinte en els anys 40 del segle passat ―anodina arquitectònicament― avui hi ha una de les grans calculadores de la investigació europea, el 129è ordinador més potent del món, segons la llista Top 500. Recerca de tractaments personalitzats contra el càncer, simulació d'òrgans i previsió en temps real dels nivells de contaminació són algunes de les etiquetes que defineixen els milions i milions de càlculs que flueixen pels processadors de la màquina.

El MareNostrum III té menys de cinc anys. No per ocupar 170 metres quadrats es lliura del ritme d'envelliment acceleradíssim de la informàtica: alguns telèfons mòbils d'avui tenen una capacitat equivalent a la dels superordinadors més potents de fa 20 anys. Aquesta setmana començarà el desmantellament perquè el seu successor, el número IV, prengui el seu lloc. Serà dotze vegades més potent tenint en compte el nombre d'operacions que serà capaç d'executar cada segon: 13.700 bilions. En la versió actual en són 1.000 bilions. El director associat del Barcelona Supercomputing Center (BSC), Pep Martorell, explica que els supercomputadors són capaços de resoldre problemes que fa molt pocs anys eren considerats “impossibles”.

Moltes de les “novetats” en Intel·ligència Artificial d'avui són el resultat d'aplicar teories que ja es coneixien però que no es podien executar per falta de capacitat computacional. Avui dia ordinadors com el MareNostrum són capaços d'anar més enllà dels plantejaments sobre paper i executar seqüències d'operacions que en un ordinador qualsevol podrien trigar dies, fins i tot anys, a donar resultats. L'investigador del BSC Jordi Torres, assegurava a aquest diari que el supercomputador era capaç de resoldre en una hora el que un ordinador normal faria en sis anys. Ja no parlem de quant trigaríem a fer els càlculs sense l'ajuda d'una màquina si ja les necessitem per fer operacions senzilles. Què faríem avui dia sense els fulls de càlcul!

Puzles amb milions de peces

Intentant esbrinar quins són totes les seqüències que es poden construir amb les lletres a, b, c, d i e a un li ve mal de cap. Les calculadores d'alguns ordinadors personals es veuen desbordats en intentar calcular el valor factorial d'un nombre ―la multiplicació d'ell per tots els seus antecessors― més gran que 100. El fet que un superordinador tingui centenars de processadors i una capacitat de disc dur ingent permet que resolgui problemes matemàtics complicadíssims, al mateix temps que emmagatzemar moltes dades.

El genoma humà seqüenciat està format aproximadament per 3.000 milions de nucleòtids, cadascun d'ells representat per una lletra. Per passar l'ADN d'un ésser humà del tub d'assaig a un disc dur ―cada seqüenciació ocupa 300GB― s'ha de repetir unes 60 vegades tot el procés perquè la representació resulti fiable, explica el cap de genòmica computacional del BSC, David Torrents. Al  MareNostrum hi ha emmagatzemat l'ADN de 500 pacients de l'Hospital Clínic de Barcelona malalts de leucèmia limfàtica crònica que van participar en un projecte d'investigació que va començar el 2014.

Torrents detalla que al Clínic van extreure de cadascun dels pacients, mitjançant una biòpsia, dues mostres: cèl·lules sanes i tumorals. De cadascuna d'elles al laboratori van aïllar l'ADN, que va ser seqüenciat al Centre Nacional d'Anàlisi Genòmic (CNAG), situat a un quart d'hora caminant del MareNostrum, totes dues instal·lacions connectades per un cable directe d'alta velocitat. El superordinador va comparar el genoma sa amb l'alterat pel càncer amb un mètode ideat al mateix BSC.

La complexitat del problema de comparar les dues seqüències quilomètriques ―la sana i la malalta― Torrents la resumeix amb aquesta metàfora: la tasca de buscar les diferències entre dos puzles desmuntats de 3.000 milions de peces cadascun i, a més, aparellar les peces que es troben en una mateixa posició. Dos puzles amb imatges que presenten diferències molt petites i en les quals gairebé tot és mar amb només unes petites barquetes enmig del blau. El MareNostrum és capaç de detectar quins gens estan alterats al genoma de la cèl·lula cancerígena. Aquesta informació es pot traduir en un futur en tractaments de medicina personalitzada, adaptats segons la malaltia i les característiques de cada pacient. En el cas del càncer, amb teràpies molt menys agressives que les actuals.

Ara el MareNostrum es troba davant un repte més gran. Està tractant dades de 3.000 tumors de vint tipus diferents. El Barcelona Supercomputing Center és un dels vuit centres d'investigació de tot el món que forma part de PanCancer, un projecte de big data que analitza mutacions a gran escala per conèixer més la malaltia. L'aplicació d'aquest coneixement als hospitals “no és immediata”, assegura Torrents. No obstant això, afegeix que treballar braç a braç amb els centre sanitaris és clau i, en aquest sentit, el BSC ho està fent amb el Clínic i el Vall d’Hebron de Barcelona.

Des de la tribuna que, en el primer pis, envolta la nau de la capella s'observa un MareNostrum solitari. Només està acompanyat de tant en tant per alguna visita de manteniment o algun grup que acudeix a conèixer les instal·lacions. Tothom pot demanar una visita gratuïta. Els centres d'investigació europeus es connecten al supercomputador en remot. Projectes d'investigació de múltiples disciplines concursen per obtenir capacitat de computació ―hores de processador― a la xarxa de computació avançada d'Europa (Partnership for Advanced Computing in Europe ). Està formada per set supercomputadors situats a Suïssa, França, Alemanya, Itàlia i Espanya.

Els homòlegs del MareNostrum a la resta d'Europa es faran càrrec dels càlculs d'alguns dels projectes que es quedaran sense el supercomputador espanyol durant la migració de la versió III a la IV. Aquestes tasques es prolongaran fins a finals de juny. El supercomputador no estarà completament operatiu fins a principis d'estiu.

Treballant per a empreses

Més enllà de la investigació acadèmica, el món empresarial proposa també projectes perquè s'executin en el silici del MareNostrum. Amb Iberdrola el BSC fa més de tres anys que treballa en un programari que, donat un terreny on es vol construir un parc eòlic, calcula com s'han d'orientar els aerogeneradors per optimitzar la producció d'energia. El sistema pren com a informació els moviments de l'aire recollits per diversos sensors en el solar buit durant una llarga temporada i té en compte l'orografia del terreny. Arnau Folch, responsable del projecte al BSC, explica que des de llavors han dissenyat uns quinze parcs, principalment als Estats Units, Brasil, Escòcia i Mèxic.

Les simulacions en espai i temps ―saber de quina manera es comportarà alguna cosa que encara no existeix― com la d'Iberdrola, amb la gestió de grans quantitats de dades ―l'emmagatzematge de milers de genomes― són els dos grans usos que es donen al superordinador del BSC, consorci públic participat pel Ministeri d'Economia (60%), la Generalitat de Catalunya (30%) i la UPC (10%) amb 475 treballadors.

Una rèplica d'una estàtua olmeca, un cap colossal de dues tones, té la mirada clavada a la capella dessacralitzada que alberga el supercomputador. És una donació de la Universitat Veracruzana de Mèxic. L'escultura original, anomenada El Rey, té al voltant de 3.000 anys. Va arribar al jardí boscós que envolta l'edifici amb forma d'església poc abans que el MareNostrum III com a símbol de les “capacitats tecnològiques de la civilització olmeca”. El superordinador se'n va. La que representa a una grandiositat del passat es queda, esperant el futur.