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

Está haciendo simulaciones complejas más fáciles y más accesibles que nunca.
Como a supercomputação baseada em nuvem está mudando a P&D
Como a supercomputação baseada em nuvem está mudando a P&D

La nube ha hecho que la potencia de procesamiento de las computadoras más poderosas del mundo sea accesible para una gama más amplia de empresas que nunca. En lugar de tener que diseñar, diseñar y construir un superordenador, las empresas ahora pueden alquilar horas en la nube, lo que hace posible aportar una enorme potencia computacional a la I+D. Pero, ¿por dónde deberían empezar las empresas? ¿Qué tipos de proyectos podrían beneficiarse de esta inversión? Hay algunos usos comunes que tienen un valor demostrado: evaluar nuevos diseños mediante simulación basada en la nube en lugar de la creación de prototipos físicos, simular la interacción de un producto con escenarios del mundo real cuando no es práctico crear prototipos físicos y predecir el rendimiento de una gama completa de diseños potenciales. También abre las posibilidades de nuevos productos y servicios, que antes habrían sido imposibles o poco prácticos.


Si bien la nube ahora es omnipresente en la informática empresarial, hay un área en la que el cambio a la nube apenas ha comenzado silenciosamente: la supercomputación. Un término común para las computadoras más grandes y poderosas del mundo, las supercomputadoras alguna vez estuvieron disponibles solo para los gobiernos, las universidades de investigación y las corporaciones más adineradas, y se usaron 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 disrupción) la forma en que las empresas entregan productos de ingeniería complejos, desde el diseño de cohetes capaces de alcanzar el espacio y los chorros supersónicos hasta la creación de nuevos medicamentos y el descubrimiento de vastas piscinas de petróleo y gas escondidas en las profundidades subterráneas. Así como la computación en la nube empresarial creó nuevas formas para que las empresas interactúen con los clientes y las interrupciones desde el software como servicio hasta la informática móvil, la supercomputación abrirá nuevas posibilidades para los avances de la 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 mil millones (ajustado por inflación) para lanzar su primer vuelo comercial en 1976. Compare esa línea de tiempo con Boom Supersonic, una startup que promete reducir el tiempo de viaje en avión a la mitad, transportando a los 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, a una pequeña fracción del costo y del personal.

La rápida velocidad de I+D de Boom se basa en la supercomputación en la nube. Las simulaciones de software rápidas permitieron a la empresa reemplazar la mayoría de los prototipos físicos y las pruebas de túnel de viento requeridas por el Concorde. Gracias a la nube, Boom (que es un cliente de Rescale) podía permitirse ejecutar rápidamente 53 millones de horas informáticas en Amazon Web Services (AWS) con planes de escalar a más de 100 millones de horas de procesamiento. La empresa ya tiene compromisos de United comprar 15 de sus jets de transporte supersónicos, aunque 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 producidos hasta la fecha.

Entonces, dado el potencial de esta tecnología, ¿por qué menos de uno de cada cuatro superordenadores para simulaciones se basan 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 la empresa tienen la experiencia interna necesaria para establecer una operación real 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 requerido puede ser complejo de configurar y mantener. En tercer lugar, elegir la combinación correcta de software/hardware y mantener la configuración adecuada a medida que avanza la tecnología de IT es fundamental para lograr el rendimiento óptimo para las cargas de trabajo de ingeniería computacional. Estoy familiarizado con el desafío que puede resultar este proceso para las organizaciones porque mi firma, Rescale, se especializa en ayudar a las empresas a configurar y automatizar estos sistemas.

Si bien puede ser difícil poner en funcionamiento una supercomputadora basada en la nube, las recompensas pueden hacer que valga la pena el esfuerzo. En la actualidad, los investigadores pueden utilizar el software de simulación de su elección con una potencia de cálculo casi ilimitada, sin tener que preocuparse por 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 costos y encontrar el equilibrio entre el tiempo de solución y el costo más bajo. En resumen, es una experiencia de supercomputación centrada en la I+D, disponible bajo demanda y facturada por consumo.

La pregunta es: ¿Cómo sabes si tienes 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 nuevos y profundos conocimientos empresariales y mejoraron la forma en que se analizan los conjuntos de datos de gran tamaño. Los métodos computacionales en I+D mejorarán el rendimiento físico de los productos de ingeniería mediante simulaciones con la misma profundidad. El hilo conductor en todas las simulaciones es que estamos determinando las observaciones probables de cómo un producto interactuaría con su entorno, basándose 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 ser particularmente útil para las organizaciones en las siguientes situaciones:

Acelere el tiempo de lanzamiento al mercado: La evaluación de 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 pueden comercializar nuevas innovaciones de productos. La startup Sensatek, con sede en Florida, creó un innovador sensor de IoT que se adhiere a las palas de la turbina 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 para perfeccionar su producto con la suficiente rapidez, hasta que recurrió a la informática de alto rendimiento en la nube. Del mismo modo, las bicicletas especializadas realiza simulaciones con prototipos rápidos para que puedan ajustar rápidamente la aerodinámica de su bicicleta de carretera y el rendimiento general.

Gemelos digitales: Simular la interacción de un producto con escenarios del mundo real es fundamental cuando la creación de prototipos físicos no es práctica. Por ejemplo, Commonwealth Fusion Systems, una puesta en marcha de reactores nucleares de fusión, se basa en simulaciones para validar los diseños de reactores potenciales, ya que nunca ha existido ningún reactor de fusión comercial. Firefly Aerospace, una startup de cohetes con sede en Texas, se basa en la ingeniería computacional para explorar y probar los diseños de sus cohetes comerciales dirigidos 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 que puedan comprometerse a producir nuevos avances en el descubrimiento de fármacos.

Combine AI/ML con simulación: Las simulaciones no solo pueden predecir el rendimiento de un solo producto diseñado por humanos, sino que también pueden predecir el rendimiento de una gama completa de diseños potenciales. Las organizaciones que invierten en estos experimentos virtuales desarrollan propiedad intelectual en los modelos que cubren una amplia gama de parámetros de diseño e implicaciones para el rendimiento del producto. Aquí es donde las empresas que adoptaron las primeras empresas 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 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. 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 del túnel de viento de los aviones se han vuelto virtuales, también lo pueden hacer las pruebas para sistemas de conducción autónomos. En el espacio de las ciencias biológicas, Recursion Pharmaceuticals aplica técnicas de Inteligencia Artificial a la biología y acelera los descubrimientos de nuevos fármacos mediante analizar células 20 veces más rápido usar aprendizaje automático en superordenadores.

Nuevos productos o servicios habilitados para computación : 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 fábricas, que diseñan y venden hardware, pero no lo fabrican, puedan utilizar diversas herramientas de automatización de diseño electrónico a pedido y colaborar en diseños con Samsung antes de la fabricación. Este nuevo enfoque esencialmente brinda la integración continua (una práctica común en el desarrollo de software hoy en día) a los productos de ingeniería. Los ingenieros no solo pueden validar rápidamente sus decisiones de diseño, sino también integrar sus diseños en un sistema general para una colaboración sin problemas y una simulación y validación a nivel de sistemas.

Del Big Data al Big Compute

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

El aprovechamiento de la supercomputación en la nube se está convirtiendo en una base para la innovación en muchas industrias, en particular a medida que la integración continua y la entrega continua vinculan la I+D cada vez más con los ciclos de productos y el proceso de entrega de software de una empresa. La supercomputación en la nube hace posible lo que ayer parecía ciencia ficción. De hecho, hay industrias enteras que solo existen debido a esta nueva capacidad computacional, como los viajes espaciales privados.

Compañías de cohetes como SpaceX y Blue Origin apenas eran posibles hace 15 años. Estos líderes en innovación aeroespacial necesitaban cientos de millones de dólares solo para construir la infraestructura informática que pudiera ejecutar las simulaciones que necesitaban sus empresas. 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 costo de sus pares heredados. Y pueden hacerlo hoy a cualquier escala, eliminando rápidamente las barreras para la innovación.

Hoy, cualquiera puede poner en marcha un superordenador de clase mundial en su tarjeta de crédito. Esto cambia el ritmo y la dinámica de la innovación, cuyo impacto recién comienza a surgir.



  • JP
    Joris Poort is the Founder and Chief Executive Officer of Rescale, a platform for intelligent cloud supercomputing. A Harvard Business School graduate, Joris was previously a consultant at McKinsey and an engineer at Boeing. Find him on LinkedIn and Twitter.
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