Descifrando el centro Scayle

La globalización y el descubrimiento de nuevas tecnologías ha conllevado el aumento del número de datos. Para ello, es necesario contar con redes y ordenadores cada vez más potentes para poder procesar grandes cantidades de información.

Castilla y León cuenta con un centro dedicado a ello denominado Scayle (Centro de Supercomputación de Castilla y León), una entidad pública creada por la Junta de Castilla y León y la Universidad de León, que tiene por objeto la mejora de las tareas de investigación de la universidad, los centros de investigación y las empresas de la región.

Este centro se encuentra ubicado en el campus de Vegazana de la Universidad de León y gestiona red Cayle, un potente entramado que permite conectar el internet de los centros educativos y universidades de la Comunidad. Este sistema es coordinado por la científica Mariví López.

«La red Cayle, denominada red de Ciencia y Tecnología de Castilla y León, es la red que gestionamos desde el Centro de Supercomputación. Tenemos puntos de presencia en Ponferrada, Béjar y todas las capitales de provincia. Nuestra misión es proporcionar un internet avanzado a las universidades y centros tecnológicos, ya que es una red de alta velocidad. A finales del año pasado, se realizó una renovación completa y hemos alcanzado los 100G. Esto significa que cualquier entidad que quiera aumentar su velocidad podría llegar a este nivel. Para poder entenderlo, se debe tener en cuenta que en los hogares se suele tener contratado 600 MB», apunta López.

«La red Cayle es la ‘autopista de los datos científicos’ porque proporcionamos esa carretera a toda Castilla y León para que los datos fluyan en toda la región y se comuniquen con el resto de centros académicos españoles, europeos y mundiales. Al final, tenemos el objetivo de diseminar el conocimiento entre las distintas redes académicas de todo el mundo», agrega.

Conexión con otros centros

Como explica la científica, red Cayle se relaciona con otros centros nacionales. Existen dos puntos de interconexión en la región con el resto del país: León y Valladolid.

«Esos dos puntos son con los que se habla con el resto de España y forman parte de redIRIS. Se trata del mismo concepto, una red académica, pero a nivel nacional. Nosotros tenemos con ellos un vínculo técnico muy activo para la solución de problemas. Nos conectamos con el resto de regiones a través del punto de León que sale a Zaragoza y por Valladolid el siguiente salto es Madrid. Tú sales y empiezas a dar saltos en unas máquinas que se llaman ‘routers’ que realizan la comunicación completa hacia el resto del mundo», detalla.

Al respecto, López señala que ellos proporcionan las comunicaciones a las universidades (el internet) para que «accedan al mundo y se relacionen entre ellas con una conectividad alta».

«Creo que ahí tenemos un papel importante porque proporcionamos un soporte continuo para asegurar la conectividad siempre. Además de la red científica, el centro cuenta con el supercomputador que está ahora mismo en proceso de cambio. Este aparato proporciona alta capacidad de cómputo en situaciones de la vida cotidiana, por lo que se pueden resolver problemas en tiempos mínimos. En el caso de las empresas, estas pueden utilizar el aparato para la resolución de cuestiones en poco tiempo también», señala la científica leonesa.

«En este contexto, la Inteligencia Artificial es muy útil, ya que facilita labores que ahora realiza el hombre y pueden ser realizadas con máquinas con una eficiencia muchísimo mayor. El supercomputador nuevo proporcionará un mejor sistema para este tipo de tecnologías emergentes», agrega.

¿Qué es un supercomputador?

Un supercomputador es una máquina con muchísimos ordenadores que se comunica con otros ordenadores, por lo que permite ejecutar operaciones en paralelo para la resolución de problemas en poco tiempo.

«Un programa que podría estar años ejecutándose, el supercomputador puede hacerlo en segundos. Esto es lo que se ofrece: procesar operaciones en tiempos mínimos», afirma López.

En la nueva actualización, Caléndula incorporará nuevas tecnologías para incrementar su tecnología.

«Para el siguiente computador, una de las tecnologías estrella será la utilización de GPUs que a diferencia de las CPU permiten potenciar la resolución de temas de inteligencia artificial. Vamos a ser unos de los centros que utilice esta tecnología para la resolución de problemas de inteligencia artificial», sostiene.

Otra de las novedades respecto a la red será su aumento de velocidad que será multiplicado por 10. Esto significa que el centro podrá seguir aumentando en los siguientes cinco años su cartera de clientes y entidades a los que dar servicios.

«En la parte de sistemas, que es el almacenamiento de datos, tenemos un servicios conocido como ‘OpenCayle’ que es donde se almacenan los datos científicos generados en la Comunidad y ahí se ha multiplicado también por 10. Este tipo de actualizaciones ayuda a que el conocimiento se siga moviendo porque están almacenados de forma segura en nuestro centro. En cuanto a la capacidad de cómputo, se ha multiplicado por 7 y eso quiere decir que vamos a tardar menos en dar los resultados. Las inversiones proporcionarán datos en menor tiempo y con mayor calidad», recalca Mariví López.

Los proyectos de Scayle

El centro de supercomputación de Castilla y León es un centro público, por lo que existen dos formas a través de las que se pueden acceder a Caléndula para utilizarlo en proyectos.

Por un lado, existen proyectos en los que Scayle es socio o impulsor, por lo que son de gran prioridad para el centro.

En contraposición, Caléndula puede participar en otros proyectos ajenos a la entidad, donde los centros requieran del supercomputador para el procesamiento de datos. Si un centro público quiere utilizar esta herramienta, su uso no tendrá coste, mientras que para aquellos centros privados su uso implicará un coste.

«Para usar el superordenador, se pide que vengas de la mano de un plan en el que se vea justificado el uso del supercomputador. Internamente, se realiza un comité para ver la viabilidad del mismo. La cuestión principal es potenciar, facilitar y mover el conocimiento. Es fácil que si tienes un proyecto universitario interesante, tengas cabida en este centro. Si eres empresa privada, tienes unos costes asociados porque nosotros estamos financiados por fondos de la Comunidad, estatales y europeos. Entonces prestamos estos ordenadores a entidades públicas sin ningún coste porque ya está amortizado, pero a la empresa privada se le cobra», afirma.

En cuanto al origen de estos, los proyectos de Scayle estos pueden ser tanto nacionales como europeos.

Diferentes áreas

Los ámbitos en los que participa Scayle son muy diversos. Cualquier proyecto que tenga que procesar muchos datos necesita un centro de supercomputación.

«Tenemos propuestas que tratan discursos de odio (ámbito social, áreas bio, áreas de mecánica de fluidos, meteorología...). Cualquier ámbito que precise cálculo científico necesita un centro de este tipo», señala López.

La computación cuántica

Uno de los últimos proyectos en los que está involucrado Scayle es el cálculo y las comunicaciones cuánticas. En este contexto, existen dos programas relacionados al cálculo cuántico en los que está implicado Scayle: CuCayle y Cinderella.

«Esta es una tecnología emergente, por lo que estamos aprendiendo lo que va a significar para proteger las comunicaciones a nivel cuántico. Hoy en día tenemos comunicaciones cifradas. Cuando nos conectamos a una web tenemos unos algoritmos de cifrado que nos protegen de cara a ataques cibernéticos. Con los ordenadores cuánticos es posible que esas comunicaciones que conocemos hoy como seguras ya no lo sean. Al poder ejecutar muchísimas operaciones en poco tiempo, se podrán descifrar estas comunicaciones», explica la leonesa.

«Entonces tenemos que adelantarnos. Hay ya máquinas que realizan operaciones cuánticas e intercambio de claves. Nuestros proyectos actuales se realizan a nivel de laboratorio: intentamos entender cómo funcionan estos nuevos algoritmos de cifrado y cómo se pone en marcha una red cuántica porque tiene limitaciones diferentes a las redes actuales. Actualmente, redes cuánticas operativas a nivel de producción prácticamente no existen, excepto China, aunque no sabemos con certeza porque la información viene filtrada», añade.

Por otra parte, a nivel europeo, la red cuántica a nivel laboratorio más grande es la de REDIMadrid, una ‘red Cayle’ madrileña. «Nosotros estamos en la compra de máquinas para la generación de claves cuánticas e intercambio de comunicaciones seguras», relata.

Otro proyecto destacado del centro, también relacionado con el mundo cuántico, es ‘QuantumSpain’. Un programa a nivel nacional sobre cómputo cuántico con un presupuesto de 22 millones, donde están incluidas diversas entidades. «La propuesta de Scayle es personal y es la compra de un simulador cuántico, que no es un ordenador físico, para nuestro centro con el objetivo de aprender de esta nueva tecnología y sus limitaciones. Se cuenta con una partida de medio millón de euros y la mitad será para el simulador», avanza la coordinadora.

La computación cuántica es una tecnología muy incipiente y revolucionaria. Las líneas de investigación actual se centran en aprender y cambiar los métodos de trabajo de computación tradicional que se llevan realizando desde la Segunda Guerra Mundial. El objetivo es conseguir generar nuevos códigos que permitan el uso de los ordenadores cuánticos.

¿Por qué es importante?

Desde Scayle destacan que «esto supone un cambio en el paradigma de la programación porque hay que cambiar tanto el hardware cuántico como la programación del mismo»

«Desde la parte del hardware, se están aprendiendo a construir nuevos ordenadores. También se están investigando como crear los algoritmos cuánticos. Las tecnologías cuánticas están en un momento parecido al que se vivía en los años 70 y 80 con los ordenadores actuales. Matemáticamente solo hay dos algoritmos que se ha demostrado que aportarán un beneficio real. Uno es el del cifrado de Internet y otro es un algoritmo de ordenación de grandes listas. El sustrato de cómo funcionan la computación cuántica y la mecánica cuántica está en proceso de avance. El salto va a ser brutal», explica Jesús Lorenzana, coordinador del área HPC.

El ordenador cuántico se basa en la mecánica cuántica y sus propiedades. Un ordenador cuántico con un bit puede calcular todas las opciones posibles a la vez. Problemas tan complicados como el doblado de las proteínas a nivel del cuerpo humano, la evolución de la meteorología o la expansión del universo son cuestiones con tantísimas combinaciones posibles que un ordenador tradicional sería incapaz de calcular. Por el contrario, un ordenador cuántico las está calculando todas a la vez.

Sin embargo, tiene algunas complicaciones, ya que la computación cuántica no es determinista, sino que trabaja con una computación probabilista. «Hay que hacer muchísimas ejecuciones del mismo cálculo para saber cuál es la más probable que sea la correcta», concluye Lorenzana.

Ante este panorama, resulta complicado determinar el futuro de este centro, ya que el imparable avance de la tecnología cambia las formas de entender y configurar las herramientas. Desde Scayle, la meta es clara: anticiparse y diseminar el conocimiento. Un trabajo que cada día permite seguir avanzando a los investigadores de Castilla y León.