Cómo la supercomputación basada en la nube está cambiando la I+D

Aunque la nube es ya omnipresente en la informática empresarial, hay un área en la que el cambio a la nube no ha hecho más que empezar silenciosamente: la supercomputación. Término que engloba a los ordenadores más grandes y potentes del mundo, los superordenadores antes sólo estaban al alcance de los gobiernos, las universidades de investigación y las empresas más adineradas, y se utilizaban para descifrar códigos enemigos, simular el clima y diseñar reactores nucleares. Pero hoy en día, la nube está llevando la supercomputación a la corriente principal. Esta transición tiene el potencial de acelerar (o generar disrupciones) el modo en que las empresas suministran productos de ingeniería complejos, desde el diseño de cohetes capaces de llegar al espacio y reactores supersónicos hasta la creación de nuevos fármacos y el descubrimiento de vastas reservas de petróleo y gas ocultas en las profundidades del subsuelo. Del mismo modo que la computación en nube empresarial creó nuevas formas de captar clientes para las empresas y disrupciones desde el software como servicio hasta la informática móvil, la supercomputación abrirá nuevas posibilidades de avances en innovación al acelerar la velocidad de I+D y el desarrollo de productos en órdenes de magnitud. Por ejemplo, el programa de transporte supersónico Concorde tardó 25 años y 5.000 millones de dólares (ajustados a la inflación) en lanzar su primer vuelo comercial en 1976. Contraste esa cronología con Boom Supersonic, una start-up que promete reducir a la mitad el tiempo de viaje en avión, trasladando a los pasajeros entre Nueva York y París en 3,5 horas. Apenas fundada en 2014, planea entregar su avión supersónico Overture en la mitad de tiempo, con una pequeña fracción del coste y del personal. La rápida velocidad de I+D de Boom fue impulsada por la supercomputación en la nube. Las rápidas simulaciones de software permitieron a la empresa sustituir la mayor parte de los prototipos físicos y las pruebas en el túnel de viento que requería el Concorde. Gracias a la nube, Boom (que es cliente de Rescale) pudo permitirse ejecutar rápidamente 53 millones de horas de computación en Amazon Web Services (AWS) con planes para escalar a más de 100 millones de horas de computación. La empresa ya cuenta con el compromiso de United de comprar 15 de sus aviones de transporte supersónico, a pesar de que la aeronave aún no ha volado. Esa es la confianza que tienen las aerolíneas en los millones de horas de resultados de simulación por ordenador producidos hasta la fecha. Entonces, dado el potencial de esta tecnología, ¿por qué menos de uno de cada cuatro superordenadores para simulaciones están basados en la nube? La respuesta sencilla es que es difícil. La ingeniería computacional requiere una pila tecnológica compleja y especializada, y pocas organizaciones de IT de las empresas tienen la experiencia interna necesaria para establecer una verdadera operación de I+D en la nube. Esto se debe a varias razones. En primer lugar, la infraestructura informática de alto rendimiento, que hace posible la ingeniería computacional, es una oferta nueva para los proveedores de nubes públicas. En segundo lugar, el software de simulación necesario puede ser complejo de configurar y mantener. En tercer lugar, elegir la combinación correcta de software y hardware y mantener la configuración adecuada a medida que avanza la tecnología IT es fundamental para lograr el rendimiento óptimo de las cargas de trabajo de la ingeniería computacional. Estoy familiarizado con lo difícil que puede resultar este proceso para las organizaciones porque mi empresa, Rescale, está especializada en ayudar a las empresas a configurar y automatizar estos sistemas. Aunque puede resultar difícil poner en marcha un superordenador basado en la nube, las recompensas pueden hacer que merezca la pena el esfuerzo. Hoy en día, los investigadores pueden utilizar el software de simulación de su elección en una potencia informática casi ilimitada, sin tener que preocuparse de la infraestructura, y ejecutar escritorios basados en la nube para interactuar con sus simulaciones o modelos. Los líderes tecnológicos pueden aplicar políticas para controlar los costes y encontrar el equilibrio entre el tiempo de resolución y el coste más bajo. En resumen, se trata de una experiencia de supercomputación centrada en I+D, disponible a la carta y facturada por consumo. La pregunta es: ¿cómo sabe cuándo tiene un problema que un superordenador podría ayudarle a resolver? ¿Cuándo merece la pena un superordenador? En la última década, los Big Data proporcionaron a la empresa nuevas y profundas perspectivas de negocio y mejoraron la forma de analizar grandes conjuntos de datos. Los métodos computacionales en I+D mejorarán el rendimiento físico de los productos de ingeniería mediante simulaciones con la misma profundidad. El hilo común de todas las simulaciones es que estamos determinando las observaciones probables de cómo un producto interactuaría con su entorno, basándonos en los principios científicos que dan forma a nuestro mundo, desde la física a la química pasando por la termodinámica. La supercomputación basada en la nube puede ser especialmente útil para las organizaciones en las siguientes situaciones: Acelerar el tiempo de comercialización: Evaluar nuevos diseños a través de la simulación basada en la nube en lugar de la creación de prototipos físicos puede acelerar drásticamente la rapidez con la que las empresas son capaces de comercializar las innovaciones de nuevos productos. La start-up Sensatek, con sede en Florida, creó un innovador sensor IoT que se adhiere a las palas de las turbinas para medir las tensiones internas de los motores a reacción durante el vuelo. Las Fuerzas Aéreas querían comprar los sensores de Sensatek, pero la empresa no disponía de recursos para comprar superordenadores que perfeccionaran su producto con la rapidez suficiente, hasta que recurrió a la informática de alto rendimiento en la nube. Del mismo modo, Specialized Bicycles realiza simulaciones con prototipos rápidos para poder afinar rápidamente la aerodinámica y el rendimiento general de sus bicicletas de carretera. Gemelos digitales: Simular la interacción de un producto con escenarios del mundo real es fundamental cuando la creación física de prototipos no resulta práctica. Por ejemplo, Commonwealth Fusion Systems, una start-up de reactores nucleares de fusión, se basa en simulaciones para validar posibles diseños de reactores, ya que nunca ha existido un reactor de fusión comercial. Firefly Aerospace, una startup de cohetes con sede en Texas, confía en la ingeniería computacional para explorar y probar los diseños de sus cohetes comerciales con destino a la luna. Del mismo modo, los fabricantes de medicamentos necesitan complejas simulaciones para saber cómo interactuarán las moléculas con un entorno biológico antes de poder comprometerse a producir nuevos avances en el descubrimiento de fármacos. Combine la IA/ML con la simulación: Las simulaciones no sólo pueden predecir el rendimiento de un único producto diseñado por un ser humano, sino también el de toda una gama de diseños potenciales. Las organizaciones que invierten en estos experimentos virtuales desarrollan la propiedad intelectual sobre los modelos que cubren una amplia gama de parámetros de diseño e implicaciones para el rendimiento del producto. Aquí es donde las empresas pioneras obtienen una ventaja competitiva con sus activos de datos. Fabricantes de automóviles como Nissan, Hyundai y Arrival hacen mucho más fácil y rápido para sus ingenieros probar nuevas técnicas de diseño para construir vehículos más seguros y eficientes en un entorno operativo cada vez más complejo con capacidades autónomas, eléctricas y conectadas. En el desarrollo de sistemas avanzados de asistencia al conductor, los algoritmos de ML pueden entrenar el software del conductor en mundos simulados. Al igual que las pruebas en el túnel de viento de los aviones se han vuelto virtuales, lo mismo puede ocurrir con las pruebas de los sistemas de conducción autónoma. En el espacio de las ciencias de la vida, Recursion Pharmaceuticals está aplicando técnicas de Inteligencia Artificial a la biología y acelerando el descubrimiento de nuevos fármacos mediante el análisis de células 20 veces más rápido utilizando el aprendizaje automático en superordenadores. Nuevos productos o servicios habilitados para la computación: La escala y la naturaleza conectada de la nube crean nuevas posibilidades para la ciencia y la ingeniería. Por ejemplo, Samsung Electronics creó una plataforma basada en la nube para la colaboración en ingeniería computacional, de modo que los clientes fabless -que diseñan y venden hardware, pero no lo fabrican- pueden utilizar diversas herramientas de automatización del diseño electrónico bajo demanda y colaborar en los diseños con Samsung antes de la fabricación. Este nuevo enfoque lleva esencialmente la integración continua (una práctica habitual en el desarrollo de software hoy en día) a los productos de ingeniería. Los ingenieros no sólo pueden validar rápidamente sus decisiones de diseño, sino también integrar sus diseños en un sistema global para una colaboración sin fisuras y una simulación y validación a nivel de sistemas. De Big Data a Big Compute Con todas las inversiones realizadas en la última década en torno a los medios sociales, los móviles y las tecnologías en la nube, es probable que las próximas grandes transformaciones de la industria se produzcan en el mundo de la ciencia y la ingeniería. En este nuevo mundo, la generación de datos -no sólo su recopilación- crecerá en importancia a medida que se generalicen las simulaciones que crean gemelos digitales de productos del mundo real. Aprovechar la supercomputación en la nube se está convirtiendo en algo fundamental para la innovación en muchas industrias, sobre todo a medida que la integración continua y la entrega continua vinculan cada vez más la I+D a los ciclos de los productos y al proceso de entrega de software de una empresa. La supercomputación en la nube está haciendo posible lo que ayer parecía ciencia ficción. De hecho, hay industrias enteras que sólo existen gracias a esta nueva capacidad computacional, como los viajes espaciales privados. Empresas de cohetes como SpaceX y Blue Origin apenas eran posibles hace 15 años. Estos líderes de la innovación en el sector aeroespacial necesitaron cientos de millones de dólares sólo para construir la infraestructura informática que pudiera ejecutar las simulaciones que requerían sus negocios. Pero las empresas aeroespaciales de nueva generación como Firefly, Relativity y Virgin Orbit pueden ahora ofrecer resultados de I+D a menos de una décima parte del coste de sus homólogas heredadas. Y pueden hacerlo hoy a cualquier escala, eliminando rápidamente las barreras para la innovación. Hoy en día, cualquiera puede poner en marcha un superordenador de categoría mundial con su tarjeta de crédito. Esto cambia el ritmo y la dinámica de la innovación, cuyo impacto apenas está empezando a emerger.

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Resumen.

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