Lu Yutong, la mujer detrás del salto de China a la supercomputación mundial

La científica de la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa de China es una de las principales responsables de que, en solo una década, su país se haya convertido en una superpotencia en informática. ¿Qué hizo? Se atrevió a cambiar el paradigma de la arquitectura de las supercomputadoras.




Hasta antes de 2010, el desarrollo de la supercomputación era fundamentalmente occidental, liderado por Estados Unidos y algunos países de Europa. Pero ese año se produjo un quiebre con la irrupción de China al primer puesto del afamado ránking del proyecto Top500, que comenzó en 1993 en Alemania, con el triunfo de la máquina china Tianhe 1A, liderado por la ingeniera Lu Yutong.

Detrás de la elaboración de esta clasificación se encuentran los expertos de las universidades de Mannheim, en Alemania, y Tennessee, en Estados Unidos, además del Lawrence Berkeley National Laboratory, dependiente del Departamento de Energía estadounidense.

Su última entrega, realizada a fines del 2019, reveló que de las 500 máquinas más potentes del mundo, que es la categoría de número de instalaciones por país, China predomina con 227, luego sigue Estados Unidos con 118; Japón con 29; Francia con 18; Alemania con 16; los Países Bajos con 15; Irlanda con 14; y el Reino Unido con 11, por nombrar a las naciones con más de un dígito.

En cuanto rendimiento agregado o potencia por países, Estados Unidos se quedó con el 37,8%, seguido de China con el 31,9%. Las tendencias indican que el país norteamericano se mantiene y el asiático aumenta.

A modo individual, las dos primeras son estadounidenses (Summit y Sierra) y las dos siguientes son chinas (Sunway Taihu Light y el Tianhe-2A).

¿Qué ocurrió en solo una década que explique el salto de China?

La respuesta apunta a Lu Yutong, ingeniera de la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa (NUDT), en su rol al mando del diseño de sistemas de las supercomputadoras Tianhe.

En un trabajo colaborativo, Lu apostó por un cambio inédito y total en la arquitectura de la supercomputación que en el mundo no existía y que hoy es aplicado de manera generalizada, pasando desde el uso de unidades de procesamiento central (CPU) de uso general hasta una combinación de CPU y aceleradores.

Las instalaciones de la supercomputadora Tianhe-2, ubicada en el Centro Nacional de Supercomputación en Guangzhou.

Esto se conoce como supercomputación heterogénea, una combinación de CPU y unidades de procesamiento de gráficos (GPU). Este cambio de paradigma implicó un esfuerzo en el desarrollo del software, las bibliotecas y la optimización de transferencia de datos. El resultado: expandir de manera exponencial las capacidades de procesamiento de datos.

Además del mega rendimiento, Tianhe redujo el consumo de energía, el costo del sistema y la huella de carbono.

Escribiendo el código Lu

La historia de Lu con la investigación en esta área se remonta, según ha dicho ella misma, a su época de estudiante secundaria, cuando se enteró del desarrollo exitoso de Yinhe-1, la primera supercomputadora del país.

Luego se postuló a la universidad y comenzó su camino como estudiante de ciencia de la computación. En 1983, fue ayudante universitaria en la NUDT para la compilación del software para la computadora Yinhe-2, sucesora de la primera, llegando a ser experta en escribir código. Empezó desde lo básico, con programas que usaban interfaces basadas en caracteres, en los que cualquier error tipográfico significaba comenzar el trabajo nuevamente. Siguió escalando a los más altos grados académicos de su casa de estudios.

También fue premiada por su trabajo sobresaliente por el progreso nacional de ciencia y tecnología en China en 2009 y 2014.

En 2015 fue la primera mujer en pronunciar un discurso en la Conferencia Internacional de Supercomputación, llegando a presidir esta instancia en junio pasado, en Alemania, lo que corresponde al más grande reconocimiento en materia de supercomputación.

El arco y frontis de la Universidad Nacional de Tecnología de Defensa (NUDT), alma mater de Lu Yutong.

En la actualidad, Lu lidera el Centro Nacional de Supercomputadoras en Guangzhou, y es directora del comité de computación de la Federación de Computadoras de China. Asimismo, imparte la docencia en la Facultad de Informática de la Universidad Sun Yat-sen, y en la NUDT. Lidera una serie de proyectos de alto rendimiento y Big data en conjunto con científicos e investigadores del Ministerio de Ciencia y Tecnología de China, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y la propia provincia de Guangdong. Sus logros de investigación con la supercomputadora Tianhe-2 han sido publicados en revistas científicas internacionales, como Nature, Cell y Science.

3.600 usuarios de Tianhe 2

Pero su pasión, según ha dicho, es poner la capacidad de la supercomputación al servicio de la población y de su bienestar, lo que se comprueba con un solo dato: los usuarios directos de Tianhe-2 aumentaron de 700 a 3.600 entre 2018 y 2019, incluidos más de 500 usuarios corporativos.

La clave de Lu es conseguir una interfaz flexible y fácil de usar y el fomento de las aplicaciones.

Lu presidió la Conferencia Internacional de Supercomputación en junio de 2019, en Alemania, recibiendo el reconocimiento de la comunidad internacional en su rubro.

“Para Tianhe-2, tendremos más usuarios, no solo numéricamente, sino también en términos de la gama de áreas de aplicación. Nuestro objetivo es establecer un sistema de exascala de propósito general en lugar de uno especializado”, dijo hace unos meses a la revista Asian Scientist.

Entre los usuarios de la supercomputadora de Lu hay fabricantes de automóviles, constructores navales, generadores de energía eólica, productores de electrodomésticos, como Midea.

El centro que dirige Lu ha desarrollado seis aplicaciones en los campos de las ciudades inteligentes y la inteligencia artificial; la astronomía y la geofísica; los ambientes atmosféricos y marinos; los biofarmacéuticos y la salud; aviación; trenes de alta velocidad; la ingeniería estratégica y la fabricación avanzada; además de nuevas energías y nuevos materiales.

El proyecto internacional Square

La experta china planea duplicar o triplicar la capacidad de Tianhe-2 este 2020 y actualizar todo el sistema en el período de cinco años.

En el intertanto, Lu Yutong asumió un nuevo desafío de envergadura mundial: Tianhe-2 va a procesar la avalancha de datos que arrojará el sistema de observación radiotelescópica más grande del mundo, el proyecto Square Kilometre Array (SKA).

La supercomputadora Tianhe-2 que dirige Lu Yutong va a ser la encargada de procesar los millones de datos que arrojará el SKA, el sistema de observación radiotelescópica internacional más grande del mundo.

Se trata del mayor proyecto científico después de la Estación Espacial Internacional y del Gran Colisionador de Hadrones.

SKA comenzará su fase 1 en 2021, y estará formado por miles de antenas parabólicas y hasta un millón de antenas que permitirán a los astrónomos realizar observaciones con un detalle sin precedentes, además de explorar el cielo de manera más rápida que cualquier otro sistema existente. Para entender su potencia, le permitirá superar la calidad de resolución de imagen del Telescopio Espacial Hubble.

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