Fa molt temps que els ordinadors formen part del nostre dia a dia. Els fem servir quan treballem, mirem una pel·lícula en línia, fem una videotrucada… Però hi ha un tipus d’ordinador molt especial, molt més potent i complex que els que tenim a casa o a l’oficina: els superordinadors. I també hi ha una nova tecnologia que promet revolucionar el futur: la computació quàntica. Per entendre-ho, endavant amb una ‘superexplicació’.
Què és exactament un superordinador?
Un superordinador és, essencialment, un conjunt enorme d’ordinadors treballant junts, en cooperació, com si fossin un sol cervell molt potent. És capaç de fer càlculs que trigarien anys a resoldre’s amb un ordinador normal. La seva potència es mesura en petaflops (sí, sembla el nom d’un bolet), una unitat que representa mil bilions d’operacions per segon. Per fer-nos una idea: si cada persona del planeta fes una operació matemàtica per segon, faríem uns 8 mil milions d’operacions per segon. Un superordinador pot fer milions de vegades més que això. Tranquil, a mi també m’explota el cap amb aquestes xifres…
Per a què serveixen els superordinadors?
Els superordinadors es fan servir per a simulacions i càlculs molt complexos. Alguns exemples concrets:
- Prediccions meteorològiques i climàtiques: poden simular com evolucionarà el clima a llarg termini, tenint en compte milers de variables com el vent, la temperatura dels oceans o la concentració de CO₂.
- Simulacions mèdiques i genètiques: permeten entendre millor malalties com el càncer o desenvolupar fàrmacs personalitzats.
- Astrofísica: poden simular el naixement d’estrelles, l’evolució de galàxies o la formació de forats negres.
- Intel·ligència artificial: entrenen models molt complexos que després poden fer tasques com traducció automàtica, reconeixement d’imatges o conducció autònoma.
- Simulacions d’enginyeria: serveixen per dissenyar avions, cotxes o infraestructures de manera més eficient i segura.
El Marenostrum: el superordinador de Barcelona
Un dels superordinadors més destacats d’Europa és el Marenostrum, situat al Barcelona Supercomputing Center – Centro Nacional de Supercomputación (BSC-CNS). Aquest centre és una institució de referència mundial en el món del càlcul d’altes prestacions.
Una curiositat és que el Marenostrum està instal·lat dins de la capella de la Torre Girona, una antiga església desacralitzada al bell mig de Barcelona. Això el converteix en un dels superordinadors amb l’entorn més singular del món: tecnologia punta dins d’una arquitectura històrica.
L’actual versió, Marenostrum 5, és milers de vegades més potent que un ordinador de sobretaula. Està connectat per cables de fibra òptica d’alta velocitat i està refrigerat amb sistemes molt avançats per evitar el sobreescalfament. La seva capacitat és tan gran que pot fer més de 13.000 bilions d’operacions per segon.
La computació quàntica: la propera revolució
Ara bé, hi ha una altra tecnologia emergent que està cridada a transformar completament la manera com entenem el càlcul: la computació quàntica.
A diferència dels ordinadors clàssics, que fan servir bits (0 o 1), els ordinadors quàntics utilitzen qubits, que poden estar en una combinació de 0 i 1 al mateix temps. Aquest fenomen, anomenat superposició, permet fer càlculs en paral·lel d’una manera que seria impossible amb la informàtica tradicional. Investigadors de Google van confirmar el 2019 que un càlcul que hagués costat fer 10.000 anys a un superordinador actual, al seu ordinador quàntic es va realitzar en només 200 segons.
Així, un ordinador quàntic pot resoldre problemes concrets que serien inabastables per a un superordinador clàssic. Per exemple:
- Desxifrar codis criptogràfics molt complexos.
- Simular molècules per a descobrir nous medicaments.
- Resoldre problemes d’optimització logística (com la ruta més eficient per a milers de camions).
- Resoldre equacions de física de partícules molt difícils.
De fet, el Barcelona Supercomputing Center va estrenar aquest mes de febrer el primer ordinador quàntic de l’estat fet amb tecnologia 100 % europea. El nou ordinador quàntic del BSC està integrat dins del MareNostrum 5, aprofitant tota la infraestructura de supercomputació híbrida que combina computació tradicional i quàntica. A més, forma part de la xarxa europea de grans ordinadors EuroHPC, que inclou tant computació clàssica com quàntica i està construït 100 % amb tecnologia europea.
Superordinadors i computació quàntica: competidors o aliats?
Una pregunta habitual és si la computació quàntica substituirà els superordinadors. La resposta més probable és no, o almenys no del tot. En realitat, ambdues tecnologies poden ser complementàries.
Els superordinadors seguiran sent útils per a la majoria de càlculs generals i simulacions massives. Els ordinadors quàntics, per la seva banda, s’utilitzaran per a problemes molt específics, on la seva estructura ofereix avantatges clars.
De fet, al mateix Barcelona Supercomputing Center, ja es treballa per a la integració d’aquestes dues tecnologies. Hi ha línies de recerca en què es combinen sistemes clàssics amb mòduls quàntics, en el que s’anomena computació híbrida. També s’hi formen científics i enginyers en tecnologies emergents per preparar el futur.
El futur és aquí
El món de la supercomputació i la física quàntica pot semblar llunyà, però té i sobretot tindrà un impacte directe en el nostre dia a dia: des de saber quin temps farà fins a rebre un tractament personalitzat contra una malaltia. Centres com el Barcelona Supercomputing Center, amb el seu Marenostrum i la seva aposta per la tecnologia quàntica, situen Catalunya al mapa mundial de la ciència i la innovació.
