Cray-1

por Frederic Friedel
16/09/2016 – Ha sido uno de los superordenadores más exitosos de la historia. Fue construido en 1975 y costó 8 millones de dólares. Pronto fue probado con un programa de ajedrez y Cray Blitz se convirtió en campeón mundial dos veces consecutivas. ¿Cuán fuerte era Cray y cuánto se ha progresado en cuatro décadas? Cuando lean el artículo de Frederic Friedel van a alucinar...

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El superordenador de ocho millones de dólares

A comienzos de los años ochenta, cuando era joven y trabajaba como periodista científico para la televisión, me acerqué al Centro de Astrofísica del Instituto Max Planck en Garching, cerca de Múnich (Alemania) para una investigación. En el Instituto Max Planck tenían el ordenador más rápido del mundo, Cray-1, y yo iba a escribir un reportaje sobre él. Recuerdo que al entrar en el Instituto Max Planck con mi equipo de televisión,  nos sentamos con unos científicos y les explicamos el motivo de nuestra visita. Entonces les pregunté:

- ¿Dónde está el ordenador?

- ¿Cray? Está usted sentado sobre él.

¡Ups! Tenía razón. Cray-1 tenía este aspecto:

El superordenador Cray-1 del Instituto Max Planck con las unidades de almacenamiento al fondo. ¡Cada una podía almacenar 3 gigabyte!

Claro, al quitarle la tapa esas torres tenían un aspecto muy diferente

Este superordenador había sido desarrollado por el ingeniero CDC, Seymour Cray, quien había encontrado a unos banqueros de Wall Street que estaban interesados en el proyecto y le dieron el respaldo económico necesario para su proyecto. Tardaron cuatro años en construirlo y en 1975, cuando se anunció Cray-1 con 80 MHz, había un interés tan grande en el aparato que se produjo una guerra de pujas entre Lawrence Livermore y los laboratorios Los Alamos National. Finalmente, estos últimos ganaron y recibieron el prototipo que llevaba el número de serie 001. El primer cliente comercial fue el NCAR (National Center for Atmospheric Research) que pagó 8 millones de dólares por un ordenador Cray-1 (número de serie 3), más un millón de disquetes de almacenimiento. Con el trascurso de los años, Cray Research vendió más de ochenta ordenadores Cray-1, convirtiéndolo en uno de los superordenadores más exitosos de la historia.

Sea como fuere yo me quedé absolutamente alucinado al ver la supermáquina en el Instituto Max Planck y la reacción a mi reportaje de seis minutos en la televisión alemana resultó positivamente efusiva. Unos años más tarde, vi otro Cray, esa vez en el sótano de los laboratorios Bell, al que tenía acceso mi amigo Ken Thompson. Era más rápida que la máquina de Alemania y estábamos entusiasmados, como era debido.

Robert Hyatt y Harry Nelson (a la derecha) que habían derrotado a Ken Thompson y Joe Condon (izquierda) que tenían el título con su máquina Belle

Alrededor del año 1980 Cray Research decidió patrocinar el programa "Blitz", elaborado por Robert Hyatt, Harry L. Nelson y Albert Gower. Corría en el Cray y participó en el Campeonato del Mundo de Ordenadores hasta mediados de los años noventa. "Cray Blitz" ganó varios acontecimientos de ajedrez informático de la ACM y conquistó dos títulos mundiales consecutivos: el primero en 1983 en Nueva York (EE.UU.) y el segundo en Colonia (Alemania) en 1986.

Cray Blitz y el alfil equivocado

Recientemente publicamos un artículo sobre un final con alfil equivocado. Para quienes se hayan perdido el resumen, el final de rey, alfil y peón contra rey siempre termina en tablas cuando:

  1. el peón se encuentra en la columna "a" o "h" y el alfil no controla la casilla de coronación;
  2. el rey defensor puede llegar hasta la casilla de coronación a tiempo de defenderla.

Durante mucho tiempo, este pequeño trozo de sabiduría ajedrecística ha servido para confundir a los ordenadores. Simplemente no podían calcular todo el camino hasta la coronación y sin instrucciones adicionales específicas sobre cómo enfocar este tipo de posición, llegaban a una conclusión errónea.

Durante los años ochenta, cuando los primeros módulos de ajedrez aprendieron sobre el "alfil equivocado", planteé una posición de prueba para ver si podían manejar el final de partida correctamente.

[Event "Theoretical draw"] [Site "?"] [Date "2016.05.13"] [Round "?"] [White "La prueba del alfil erróneo."] [Black "Juegan las blancas"] [Resultado "1/2-1/2"] [SetUp "1"] [FEN "k7/7p/8/2nKb3/8/8/8/8 w - - 0 1"] [PlyCount "11"] [EventDate "2016.??.??"] {Al ser un jugador astuto, usted sabrá qué hacer inmediatamente:} 1. Kxc5 $1 ({Para los primeros programas de ordenador eso era demasiado difícil. Capturaban el alfil sin vacilar y eso les hacía perder la partida, por ejemplo, } 1. Kxe5 $4 h5 2. Kf4 Ne6+ 3. Kg3 Kb7 4. Kh4 Ng7 {y las negras ganan la partida.}) 1... h5 2. Kd5 h4 3. Ke4 h3 4. Kf3 h2 5. Kg2 Kb7 6. Kh1 {unas tablas teóricas.} 1/2-1/2

La tentación simplemente era demasiado grande para los programas informáticos de aquellos tiempos. Fracasaban sobre todo por las razones siguientes:

  1. El alfil se considera más valioso que el caballo, especialmente en las posiciones abiertas.
  2. Rxe5 centraliza al rey, mientras que el movimiento Rxc5 no lo hace.
  3. Si toma el caballo, el peón negro avanza hasta la casilla h2, con lo que recibe muchos puntos de gratificación por estar tan solo a una jugada de la coronación. Tras tomar el alfil, deberá quedarse en la parte superior del tablero.

Con lo cual, cualquier ordenador sensible tomaría el alfil, a no ser que le advertiesen de hacer otra cosa, lo cual parece haber sido el caso en la partida siguiente:

[Event "Mississippi State Championship"] [Site "?"] [Date "1982.??.??"] [Round "?"] [White "Human"] [Black "Cray Blitz"] [Result "0-1"] [WhiteElo "2265"] [SetUp "1"] [FEN "R7/p4r2/1p2b3/4k3/P7/4KB2/8/8 b - - 0 1"] [PlyCount "17"] [EventDate "1982.??.??"] {Naturalmente, el ordenador vio el ardid al instante y jugó} 1... Rxf3+ $1 2. Kxf3 Bd5+ 3. Ke3 Bxa8 {Con una pieza y un peón de menos, al jugador de carne y hueso solo le quedaba liar al programa:} 4. a5 $6 {¿Funcionaría? ¿Aceptaría el programa la oferta de comerse al peón gratis? No. Cray Blitz supo evitar la emboscada; optó por} Be4 $1 { y ganó la partida de manera confortable tras} (4... bxa5 $4 5. Kd3 Bd5 6. Kc3 Ba2 7. Kb2 Be6 8. Ka1 {con el alfil equivocado teórico.}) 5. Kd2 Kd4 6. Kc1 b5 7. Kb2 Kc4 8. a6 b4 9. Ka2 Kc3 {con mate en seis.} 0-1

En aquel momento se festejó eso como el primer conocimiento práctico de ajedrez por parte de una máquina (llamado "método inteligente"), cuando la partida pudo terminar con una victoria en lugar de empatar solamente. Tiempo después recibí los registros del ordenador y comenté la posición con Harry Nelson, del equipo Cray. Resultó que Cray Blitz simplemente había calculado con suficiente profundidad para ver la promoción tras 4...Ae4, pero por bruta fuerza de cálculo, no por inteligencia, simplemente no encontró ninguna dama sobre el tablero tras 4...bxa5. ¡Así de simple!

En la segunda parte de mi artículo les comenté que había enseñado la posición a una serie de grandes maestros, entre ellos también los ex campeones del mundo Mikhail Botvinnik y Mikhail Tal y al campeón mundial de ordenadores Cray Blitz. Este último, corriendo en una máquina de 80 megaflopps (80 millones de operaciones de coma flotante por segundo), lo cual es 1.000 veces más lento que el chip gráfico Nvidia más reciente, que solo necesitó 13 segundos para considerar que se trataba de un movimiento clave erróneo con un resultado lógico de +4.032. Entonces, a 10 ply, saltó al movimiento correcto y mostró +10.878. Mikhail Botvinnik veía todo eso ocurrir y no le gustaba en absoluto que un ordenador estuviese en condiciones de resolver una posición de manera tan eficiente solamente por fuerza bruta de cálculo, sin saber nada de ajedrez en realidad, ya que él era uno de los fervientes impulsores del "método inteligente".

¿Cuán rápido era Cray-1?

Mientras estaba escribiendo este artículo histórico, me entró la duda de lo rápido que era Cray-1 exactamente y cómo sería en comparación con las máquinas de hoy en día. Me vino como anillo al dedo que mi amigo John Nunn acababa de comprarle un ordenador a su hijo Michael con una tarjeta gráfica de calidad media-alta por su 18 cumpleaños.

John realizó unos cálculos para mí y me respondió: “Cray-1 podía lograr 130 megaflops" [un millón de operaciones de coma flotante por segundo]. "La tarjeta gráfica NVidia en el ordenador de Michael puede llegar a 2258 gigaflops. Es decir, es 17.000 veces más potente que Cray-1 según ese punto de comparación". John tuvo que admitir que desde luego la arquitectura actual es muy diferente que la de entonces.

¿Así que una tarjeta gráfica del tamaño de la palma de la mano y que cuesta alrededor de 300 dólares es dieciciete mil veces más potente que Cray-1?

Consulté a Ken Thompson, que ha trabajado en el mundo de los ordenadores durante más de cincuenta años. Ken me escribió:

Cray tenía un ciclo de 2–5ns (dependiendo del modelo) En aquellos tiempos, podría llevar hasta 7 unidades aritméticas ejecutar una instrucción. La longitud del vector era 64 y llevaba unas pocas instrucciones iniciar y otras pocas terminar.  Algunos modelos tenían hasta 8 procesadores. Así que el pico está sobre 0.5G (2ns) * 7 * 8 o unos 25G. Ahora para volver a la realidad, no todo puede vectorizarse y cuando puedes vectorizar, normalmente sólo se emplean unas pocas unidades. De hecho, la mayor parte de la ínstrucción sencillamente se ejecuta a la velocidad del reloj. Algunas instrucciones llevan muchas unidades (división, raíz cuadrada), pero cray tenía un enorme ancho de banda hacia la memoria. El I/O era asombroso.

¡Fíjense! ¿Se pueden creer que el factor 17.000 es realmente posible? ¿O estamos cometiendo un error en alguna parte? Si quiere comentar algo al respecto, no vacilen en hacerlo mediante el formulario que está en la parte inferior de la página.

Texto: Frederic Friedel (ChessBase) en Medium.com
Traducción: Nadja Wittmann (ChessBase)


Temas Cray-1

Editor jefe de la página de noticias de ChessBase en inglés. Estudió Filosofía y Lingüistica en las universidades de Hamburgo y Oxford. Del mundo académico pasó al periodismo científico, produciendo documentales para la televisión alemana. En 1986 fue uno de los fundadores de ChessBase.
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