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

La nube ha hecho que el poder 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 una supercomputadora, las empresas ahora pueden alquilar horas en la nube, lo que hace posible aportar un tremendo poder computacional para la I + D. Pero, ¿por dónde deberían empezar las empresas? ¿Qué tipo de proyectos podrían beneficiarse de esta inversión? Hay algunos usos comunes que han demostrado su valor: evaluar nuevos diseños a través de la 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 la creación de prototipos físicos no es práctica y predecir el rendimiento de una gama completa de diseños potenciales. . También abre las posibilidades para nuevos productos y servicios, que antes hubieran sido imposibles o imprácticos.

Si bien la nube es ahora omnipresente en la informática empresarial, hay un área en la que el cambio a la nube apenas ha comenzado: la supercomputación. Un término general 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, la nube está llevando la supercomputación a la corriente principal.

Esta transición tiene el potencial de acelerar (o interrumpir) la forma en que las empresas entregan productos de ingeniería complejos, desde el diseño de cohetes capaces de alcanzar el espacio y aviones supersónicos hasta la creación de nuevas drogas y el descubrimiento de grandes depósitos de petróleo y gas ocultos en las profundidades del subsuelo. Así como la computación en la nube empresarial creó nuevas formas para que las empresas involucren a los clientes y las interrupciones desde el software como servicio hasta la computación móvil, la supercomputación abrirá nuevas posibilidades para avances en 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 aéreo a la mitad, transportando pasajeros entre Nueva York y París en 3,5 horas. Fundada en 2014, planea entregar su Avión supersónico de Overture en la mitad del tiempo, a una pequeña fracción del costo y del personal.

La rápida velocidad de I + D de Boom fue impulsada por supercomputación en la nube. Simulaciones rápidas de software permitieron a la compañía reemplazar la mayoría de los prototipos físicos y las pruebas en túnel de viento requeridas por el Concorde. Gracias a la nube, Boom (que es un cliente de Rescale) podría permitirse ejecutar rápidamente 53 millones de horas de cómputo en Amazon Web Services (AWS) con planes de escalar a más de 100 millones de horas de cómputo. La empresa ya tiene compromisos de Unido 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 aerolíneas en los millones de horas en los resultados de simulación por computadora producidos hasta la fecha.

Entonces, dado el potencial de esta tecnología, ¿por qué menos de una de cada cuatro supercomputadoras para simulaciones están basadas en la nube? La respuesta simple es que es difícil. La ingeniería computacional requiere una pila de tecnología compleja y especializada, y pocas organizaciones de TI de la empresa tienen la experiencia interna para establecer una operación real de I + D en la nube.

Hay algunas razones para esto. 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 TI es fundamental para lograr el rendimiento óptimo de las cargas de trabajo de ingeniería computacional. Estoy familiarizado con lo desafiante que puede ser 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 ser difícil poner en funcionamiento una supercomputadora basada en la nube, las recompensas pueden hacer que valga la pena el esfuerzo. Hoy en día, los investigadores pueden utilizar el software de simulación de su elección con una potencia informática casi ilimitada, sin tener que preocuparse nunca 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 resolución y el costo más bajo. En resumen, es una experiencia de supercomputación centrada en I + D, disponible bajo demanda y facturada por consumo.

La pregunta es: ¿Cómo saber si tiene un problema que una supercomputadora podría ayudar a resolver?

¿Cuándo vale la pena una supercomputadora?

En la última década, el big data brindó a la empresa nuevos conocimientos comerciales profundos y mejoró la forma en que se analizan grandes conjuntos de datos. Los métodos computacionales en I + D mejorarán el rendimiento físico de los productos diseñados a través de simulaciones con la misma profundidad. El hilo común en todas las simulaciones es que estamos determinando las observaciones probables de cómo 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 ser particularmente útil para las organizaciones en las siguientes situaciones:

Acelere el tiempo de comercialización: 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 que las empresas pueden comercializar las innovaciones de nuevos productos. Sensatek, una startup con sede en Florida, creó un sensor de IoT innovador que se adhiere a las palas de la turbina para medir las tensiones internas en los motores a reacción durante el vuelo. La Fuerza Aérea quería comprar los sensores de Sensatek, pero la compañía no tenía los recursos para comprar supercomputadoras para perfeccionar su producto lo suficientemente rápido, hasta que recurrió a la computación de alto rendimiento en la nube. Del mismo modo, bicicletas especializadas realiza simulaciones con creación rápida de prototipos para que puedan ajustar rápidamente la aerodinámica y el rendimiento general de su bicicleta de carretera.

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 un reactor nuclear de fusión, se basa en simulaciones para validar posibles diseños de reactores, 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 con destino a la luna. De manera similar, 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 medicamentos.

Combine AI / ML con simulación: Las simulaciones no solo pueden predecir cómo podría funcionar 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 sobre los modelos que cubren una amplia gama de parámetros de diseño e implicaciones para el rendimiento del producto. Aquí es donde las empresas de adopción temprana obtienen una ventaja competitiva con sus activos de datos. 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 ML pueden entrenar el software del conductor en mundos simulados. Así como las pruebas en el túnel de viento de los aviones se han vuelto virtuales, también pueden hacerlo las pruebas para los sistemas de conducción autónoma. En el espacio de las ciencias de la vida, Recursion Pharmaceuticals está aplicando técnicas de inteligencia artificial a la biología y acelerando los descubrimientos de nuevos fármacos mediante analizar células 20 veces más rápido utilizando el aprendizaje automático en supercomputadoras.

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 de ingeniería computacional, por lo que los clientes sin fábrica, que diseñan y venden hardware, pero no lo fabrican, pueden usar diversas herramientas de automatización de diseño electrónico a pedido y colaborar en diseños con Samsung antes que fabricación. Este nuevo enfoque esencialmente trae la integración continua (una práctica común en el desarrollo de software hoy en día) a los productos diseñados. Los ingenieros no solo pueden validar rápidamente sus decisiones de diseño, sino también integrar sus diseños a un sistema general para una colaboración perfecta y una simulación y validación a nivel de sistemas.

De Big Data a Big Compute

Con todas las inversiones de la última década en redes sociales, tecnologías móviles y en 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.

Aprovechar la supercomputación en la nube se está volviendo fundamental para la innovación en muchas industrias, particularmente porque la integración continua y la entrega continua vincula la I + D cada vez más cerca de los ciclos de productos y el proceso de entrega de software de una 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 empresas de cohetes como SpaceX y Blue Origin apenas eran posibles hace 15 años. Estos líderes en innovación aeroespacial requirieron cientos de millones de dólares solo para construir la infraestructura informática que pudiera ejecutar las simulaciones que requerían sus negocios. 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 hacer esto hoy a cualquier escala, eliminando rápidamente las barreras para la innovación.

Hoy en día, cualquiera puede activar una supercomputadora de clase mundial en su tarjeta de crédito. Esto cambia el ritmo y la dinámica de la innovación, cuyo impacto recién está comenzando a surgir.