El ordenador que prevea el futuro del cambio climatico lo empeorara

Artículo proporcionado por colaboración de MARCELA FRANZONE
La supercomputadora necesaria para estudiar el futuro del cambio climatico consumiria 18 millones de euros al ano en electricidad, el equivalente a 200.000 hogares El Tianhe-2 es el superordenador mas potente del mundo segun la lista Top500. / Long Hongtao (Xinhua Press/Corbis) Tal vez sea el reto mas abrumador al que se enfrentan los especialistas de la climatologia y la informatica: crear un superordenador capaz de reproducir con modelos precisos el futuro del planeta en un conjunto de ecuaciones, y de que manera le afectaran las fuerzas del cambio climatico. La tarea exigiria efectuar una serie inmensa de calculos durante varias semanas y, a continuacion, recalcularlos cientos de veces con diferentes variables. Esas maquinas tendran que ser mas de 100 veces mas rapidas que los mas potentes superordenadores actuales y que ironia ese esfuerzo por comprender mejor la amenaza que supone el cambio climatico en la practica podria contribuir al calentamiento global. Si se construyese una maquina asi utilizando las tecnologias de que disponemos hoy en dia, un ordenador de los llamados exascale [capaces de realizar un trillon de calculos por segundo] consumiria el equivalente a la electricidad de 200.000 hogares, y tenerlo en funcionamiento costaria como minimo 20 millones de dolares [casi 18 millones de euros] al ano. Para prever el futuro del clima hacen falta maquinas mas de 100 veces mas rapidas que las actuales, pero contribuirian al calentamiento global Por este motivo, los cientificos que planifican la construccion de esas maquinas ultraveloces se han quedado estancados a la espera de que aparezcan futuras tecnicas de calculo de bajo consumo capaces de reducir significativamente las exigencias de energia de un ordenador exascale. No obstante, desarrollar esas tecnicas ha sido especialmente dificil porque practicamente todos los elementos que intervienen en el diseno de ordenadores mas rapidos consumen mas electricidad y generan mas calor. Actualmente los ingenieros informaticos piensan que la fecha probable de llegada de la nueva generacion de superordenadores se situa en algun momento entre 2020 y 2023. Sin embargo, Krishna Palem, especialista en informatica de la Universidad de Rice, cree haber encontrado un atajo. Palem ha suscitado un debate entre los arquitectos de ordenadores al defender que tambien es posible utilizar un diseno contrario a la logica el que propuso en origen para alargar la vida de las baterias de los telefonos inteligentes con el fin de construir superordenadores mas rapidos y que consuman menos. Segun Palem, su metodo ofrece una via sencilla y directa para sortear el problema de la energia. Sostiene que eliminando los transistores que se utilizan para aumentar la precision sera posible disminuir las demandas de energia del calculo al tiempo que se incrementan las velocidades de procesamiento. Recientemente, su batalla a favor del bajo consumo ha ganado seguidores entre los climatologos. Por lo general, los calculos cientificos como los de los modelos meteorologicos y climaticos son intrinsecamente inexactos, asegura Palem. Hemos demostrado que utilizar tecnicas de computacion inexactas no tiene por que menoscabar la calidad de la simulacion meteorologica y climatica. Los modelos climaticos emplean una serie inmensa de ecuaciones diferenciales que simulan la interaccion entre la fisica, la dinamica de fluidos y la quimica. Para crear los modelos, los cientificos convierten el mundo en una cuadricula tridimensional y calculan las ecuaciones. A la espera de otra solucion que consuma menos energia, algunos cientificos proponen utilizar la computacion inexacta En los modelos climaticos actuales que emplean superordenadores, el tamano de las celdas que representan el clima de esa area de la superficie terrestre tienen un tamano de unos 100 kilometros. Predecir con mas precision el impacto a largo plazo del cambio climatico exigira reducir las dimensiones de la celda a tan solo un kilometro. Un modelo de esa clase necesitara mas de 200 millones de celdas y aproximadamente tres semanas para calcular una simulacion del cambio climatico a lo largo de un siglo. Palem cree que su estrategia inexacta es mas adecuada para la elaboracion de modelos meteorologicos y climaticos porque las enormes redes de celdas que determinan por separado los efectos locales como la formacion de nubes, el viento, la presion y otras variables se pueden calcular sin una gran exactitud. Considero que es una herramienta necesaria en este momento para que la ciencia avance, defiende Tim Palmer, fisico del clima de la Universidad de Oxford. Con el clima no es posible hacer un experimento en laboratorio. Tenemos que basarnos en los modelos que intentan codificar su complejidad, y hoy dia estamos limitados por el tamano de los ordenadores. Palem afirma que las tecnologias empleadas en estos momentos para construir superordenadores seran demasiado caras como para crear una maquina con una capacidad de un exaflop, es decir, de un trillon de calculos por segundo. Sostiene que, en cambio, se podria calcular la tasa de calentamiento global con un nuevo tipo de ordenador que utilizase chips de bajo consumo especializados para resolver una parte del problema. Denomina su linea de trabajo computacion inexacta. Es una manera de calcular que necesita menos energia, resume. Los ingenieros que estan intentando disenar un ordenador exascale afirman que su objetivo es mantenerse dentro de un presupuesto de potencia de 30 megavatios, pero Andreas Bechtolsheim, disenador de redes y ordenadores de alto rendimiento, senala que con la tecnologia que tenemos ahora eso requeriria multiplicar por 10 la eficacia de los mejores disenos actuales. Palem ha pedido insistentemente a los miembros del mundo de la informatica que pongan fin a mas de una decada de romance con la precision. Ultimamente se ha ganado aliados entre los climatologos, como Palmer, quien acaba de hacer un llamamiento en la revista Nature a los especialistas en el clima a que pongan en marcha una iniciativa internacional para construir una maquina lo bastante rapida como para resolver interrogantes basicos sobre la tasa de calentamiento global. Hace tiempo que los fisicos de particulas y los astronomos son conscientes de que esa cooperacion internacional es crucial para hacer realidad la infraestructura que necesitan para producir ciencia avanzada, declara. He llegado el momento de reconocer que la prediccion climatica es alta ciencia de una categoria similar. El mes pasado, los esfuerzos de Palem recibieron un cierto apoyo con la concesion de una beca Guggenheim para respaldar su investigacion sobre la computacion de bajo consumo dirigida a la modelizacion meteorologica y climatica. No todo el mundo esta convencido de que sea posible llevar a la practica sus ideas para la arquitectura de ordenadores. La computacion inexacta funciona bien para la aplicaciones moviles en las que las consecuencias de una eleccion incorrecta son leves, sostiene John Shalf, jefe del departamento de Informatica del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Para los problemas importantes, en los que los resultados inexactos pueden ser la causa de un diseno erroneo, o llevar a conclusiones equivocadas sobre las dinamicas del clima, la falta de exactitud es un problema. Palem y Palmer estan intentando vencer esas objeciones. A principios de este ano, en un congreso sobre computacion celebrado en Europa, presentaron un comunicado en el que afirmaban que pueden reducir drasticamente las necesidades de energia sin poner en entredicho la precision de la simulacion. Palmer subrayaba que los argumentos a favor de la inversion requerida deberian caer por su peso. La cantidad de dinero es insignificante si se tiene en cuenta que las repercusiones del clima tienen un coste de billones de dolares, senalaba. Es, de hecho, una cuestion existencial. Si se situa a un extremo del espectro, podemos hacer ajustes, pero si se situa al otro, no lo superaremos a no ser que reduzcamos las emisiones en la proxima decada. Krishna Palem, informatico de la Universidad de Rice, propone que se construya un superordenador de bajo consumo capaz de responder a interrogantes basicos sobre el calentamiento global.
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