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

Si bien la nube está ahora en todas partes en la informática empresarial, hay un área en la que el cambio a la nube no ha hecho más que empezar de forma silenciosa: la supercomputación. Los superordenadores, un término general para los ordenadores más grandes y potentes del mundo, antes solo estaban disponibles para los gobiernos, las universidades de investigación y las empresas más adineradas, y se utilizaban para descifrar los 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 disrupción) la forma en que las empresas ofrecen productos de ingeniería complejos, desde el diseño de cohetes capaces de llegar al espacio y aviones supersónicos hasta la creación de nuevos fármacos y el descubrimiento de enormes reservas de petróleo y gas escondidas en las profundidades del subsuelo. Así como la computación en nube empresarial creó nuevas formas para que las empresas captaran a los clientes y las disrupciones, desde el software como servicio hasta la informática móvil, la supercomputación abrirá nuevas posibilidades de innovación al acelerar la velocidad de la I+D y el desarrollo de productos en órdenes de magnitud.

Por ejemplo, el programa de transporte supersónico del Concorde tardó 25 años y 5000 millones de dólares (ajustados por inflación) en lanzar su primer vuelo comercial en 1976. Compare ese cronograma con Boom Supersonic, una empresa emergente que promete reducir a la mitad el tiempo de viaje en avión y transportar pasajeros entre Nueva York y París en 3,5 horas. Fundada solo en 2014, planea entregar su Avión supersónico Overture en la mitad del tiempo, con una pequeña fracción del coste y del personal.

La rápida velocidad de I+D de Boom se vio impulsada por la supercomputación en la nube. Las simulaciones rápidas de software permitieron a la empresa reemplazar la mayoría de las pruebas físicas de prototipos y túneles de viento que exigía el Concorde. Gracias a la nube, Boom (que es un cliente de Rescale) podría darse el lujo de ejecutar rápidamente 53 millones de horas de cálculo en Amazon Web Services (AWS) con planes de ampliarse a más de 100 millones de horas de cálculo. La empresa ya tiene compromisos de Unidos para comprar 15 de sus aviones de transporte supersónicos, a pesar de que el avión aún no ha volado. Esa es la confianza que tienen las compañías aéreas en los millones de horas en los resultados de simulación por ordenador obtenidos hasta la fecha.

Entonces, dado el potencial de esta tecnología, ¿por qué menos de uno de cada cuatro superordenadores para simulaciones está basado en la nube? La respuesta simple es que es difícil. La ingeniería computacional requiere un conjunto de tecnologías complejas y especializadas, y pocas organizaciones de TI empresariales tienen la experiencia interna necesaria para establecer una verdadera operación de I+D en la nube.

Hay varias razones para ello. En primer lugar, la infraestructura informática de alto rendimiento, que hace posible la ingeniería computacional, es una nueva oferta para los proveedores de nube pública. 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 de TI es fundamental para lograr un rendimiento óptimo de las cargas de trabajo de ingeniería computacional. Estoy familiarizado con lo difícil que puede resultar este proceso para las organizaciones porque mi empresa, Rescale, se especializa en ayudar a las empresas a configurar y automatizar estos sistemas.

Si bien puede resultar difícil poner en marcha un superordenador basado en la nube, las recompensas pueden hacer que valga la pena el esfuerzo. Hoy en día, los investigadores pueden utilizar el software de simulación que prefieran con una potencia de cálculo casi ilimitada, sin tener que preocuparse nunca por la infraestructura, y utilizar 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 la I+D, disponible bajo demanda y facturada por consumo.

La pregunta es: ¿Cómo sabe cuando tiene un problema que un superordenador podría ayudar a resolver?

¿Cuándo vale la pena un superordenador?

En la última década, los macrodatos proporcionaron a la empresa una visión empresarial nueva y profunda y mejoraron la forma en que se analizan los grandes conjuntos de datos. Los métodos computacionales de la I+D mejorarán el rendimiento físico de los productos de ingeniería mediante simulaciones con la misma profundidad. El denominador común de todas las simulaciones es que determinamos las observaciones probables de la forma en que un producto interactuaría con su entorno, basándonos en los principios científicos que dan forma a nuestro mundo, desde la física hasta la química y la termodinámica.

La supercomputación basada en la nube puede resultar especialmente útil para las organizaciones en las siguientes situaciones:

Acelere el plazo de comercialización: Evaluar los nuevos diseños mediante la simulación basada en la nube en lugar de la creación de prototipos físicos puede acelerar drásticamente la rapidez con la que las empresas pueden comercializar las innovaciones de nuevos productos. La empresa emergente Sensatek, con sede en Florida, creó un innovador sensor de IoT que se adhiere a las palas de las turbinas para medir las tensiones internas de los motores a reacción durante el vuelo. La Fuerza Aérea quería comprar los sensores de Sensatek, pero la empresa no tenía los recursos para comprar superordenadores que perfeccionaran su producto con la suficiente rapidez, hasta que pasó a la informática de alto rendimiento en la nube. Del mismo modo, Specialized Bicicletas realiza simulaciones con prototipos rápidos para que puedan ajustar 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 es práctica. Por ejemplo, Commonwealth Fusion Systems, una empresa emergente de reactores nucleares de fusión, se basa en simulaciones para validar los posibles diseños de reactores, ya que nunca ha existido ningún reactor de fusión comercial. Firefly Aerospace, una empresa emergente de cohetes con sede en Texas, se basa 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 simulaciones complejas 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 y el aprendizaje automático con la simulación: Las simulaciones no solo pueden predecir el rendimiento de un solo producto diseñado por humanos, sino que también pueden predecir el rendimiento de toda una gama de posibles diseños. Las organizaciones que invierten en estos experimentos virtuales desarrollan la propiedad intelectual de los modelos que cubren una amplia gama de parámetros de diseño e implicaciones para el rendimiento del producto. Aquí es donde las primeras empresas en adoptarlo obtienen una ventaja competitiva con sus activos de datos. Los fabricantes de automóviles como Nissan, Hyundai y Arrival hacen que sea mucho más fácil y rápido que sus ingenieros prueben nuevas técnicas de diseño para construir vehículos más seguros y eficientes en un entorno operativo cada vez más complejo con funciones autónomas, eléctricas y conectadas. Al desarrollar sistemas avanzados de asistencia al conductor, los algoritmos de aprendizaje automático pueden entrenar el software del conductor en mundos simulados. Así como las pruebas en el túnel de viento de los aviones se han hecho virtuales, también lo pueden hacer las pruebas de sistemas de conducción autónoma. En el espacio de las ciencias de la vida, Recursion Pharmaceuticals aplica técnicas de inteligencia artificial a la biología y acelera el descubrimiento de nuevos fármacos de analizar las células 20 veces más rápido uso del aprendizaje automático en superordenadores.

Nuevos productos o servicios con capacidad informática : La escala de la nube y la naturaleza conectada 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 sin fábrica (que diseñan y venden hardware, pero no lo fabrican) puedan utilizar diversas herramientas de automatización del diseño electrónico a pedido y colaborar en los diseños con Samsung antes de la fabricación. Básicamente, este nuevo enfoque incorpora la integración continua (una práctica común en el desarrollo de software actual) a los productos de ingeniería. Los ingenieros no solo pueden validar rápidamente sus decisiones de diseño, sino que también pueden integrar sus diseños en un sistema general para lograr una colaboración fluida y una simulación y validación a nivel de sistemas.

Del Big Data al Big Compute

Con todas las inversiones de la última década en torno a las redes sociales, los dispositivos móviles y las tecnologías en la nube, es probable que las próximas grandes transformaciones del sector se produzcan en el mundo de la ciencia y la ingeniería. En este nuevo mundo, la generación de datos, no solo la recopilación, cobrará importancia a medida que se hagan más comunes las simulaciones que crean gemelos digitales de productos del mundo real.

Aprovechar la supercomputación en la nube se está convirtiendo en la base de la innovación en muchos sectores, sobre todo porque la integración y la entrega continuas acercan cada vez más la I+D a los ciclos de los productos y al proceso de entrega del software de la empresa. La supercomputación en la nube está haciendo posible lo que ayer parecía ciencia ficción. De hecho, hay industrias enteras que solo existen gracias a esta nueva capacidad computacional, como los viajes espaciales privados.

Las compañías 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 solo para crear la infraestructura informática que pudiera ejecutar las simulaciones que sus empresas necesitaban. Pero las empresas aeroespaciales de próxima generación, como Firefly, Relativity y Virgin Orbit, ahora pueden ofrecer resultados de I+D a menos de una décima parte del coste de sus homólogas tradicionales. Y lo pueden hacer hoy en día a cualquier escala, derribando rápidamente las barreras a la innovación.

Hoy en día, cualquiera puede hacer girar un superordenador de primera clase en su tarjeta de crédito. Esto cambia el ritmo y la dinámica de la innovación, cuyo impacto solo ha empezado a surgir recientemente.