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Cuando era un estudiante universitario novato, hice algo de programación en un ordenador central Zuse, diseñado originalmente por Konrad Ernst Otto Zuse, considerado el inventor y padre del ordenador moderno. La máquina tenía una potencia comparable a la electrónica de mi horno microondas, y se programaba en Fortran y otros lenguajes prehistóricos de los que probablemente nunca haya oído hablar. Los programas se almacenaban en cinta perforada, que incluso aprendí a leer. En aquella época solía explicarles a otras personas —estudiantes de otras facultades, amigos y conocidos— qué era un «ordenador»: es como una calculadora eléctrica gigantesca, pero se le pueden dar de antemano instrucciones sobre lo que debe calcular. Eso se llama «programación».
Cray-1: el superordenador de ocho millones de dólares
Después de mis estudios, me convertí en periodista científico para la televisión alemana. Conservé mi interés por los ordenadores y, a comienzos de la década de 1980, me encargaron un reportaje sobre el ordenador más rápido del mundo, el Cray-1, instalado en el Instituto Max Planck de Astrofísica, en Garching, cerca de Múnich, Alemania. Tenía este aspecto:
El Cray-1 del Instituto Max Planck. ¡Cada uno de los bancos de almacenamiento del fondo podía guardar tres gigabytes!
Este superordenador había sido desarrollado por el ingeniero de CDC Seymour Cray y tardó cuatro años en construirse. Costó 8 millones de dólares, más otro millón por los discos de almacenamiento. A lo largo de los años, Cray Research vendió más de ochenta Cray-1, lo que lo convirtió en uno de los superordenadores más exitosos de la historia. Me entusiasmó por completo ver la supermáquina del Max Planck, y mi reportaje de seis minutos para la televisión alemana fue francamente efusivo.
En 1980, Robert Hyatt y Albert Gower (a la derecha en la portada de Chess Life) desarrollaron un programa de ajedrez que funcionaba en el Cray-1. Lo llamaron «Cray Blitz» y participó en competiciones de ajedrez por ordenador, donde ganó varios torneos de la ACM y dos Campeonatos Mundiales de Ajedrez por Ordenador consecutivos. Tomaron el relevo de Ken Thompson y Joe Condon (a la izquierda), que anteriormente habían ostentado el título con su máquina de hardware especializado Belle.
En aquella época ideé algunas posiciones sencillas para comprobar si los programas de ajedrez podían comprender el «final del alfil equivocado»: un alfil y un peón que intentan ganar contra un rey solo, con el peón en el borde del tablero y el alfil sin controlar la casilla de promoción. Cray Blitz las resolvió, y eso parecía indicar que los programadores habían incorporado conocimientos especiales sobre este final tan profundo. Pero después descubrí que el programa, en realidad, resolvía mis pruebas mediante pura fuerza bruta.
Hace diez años quise comprobar cómo se comparaba el Cray-1 con las máquinas disponibles entonces. Dio la casualidad de que mi buen amigo John Nunn acababa de comprarle a su hijo Michael una tarjeta gráfica de gama media por su 18.º cumpleaños.
John hizo el cálculo por mí: «El Cray-1 podía alcanzar 130 megaflops [millones de operaciones de coma flotante por segundo]. La tarjeta gráfica Nvidia del ordenador de Michael puede alcanzar 2258 gigaflops. Así que, según esta medida, es unas 17.000 veces más potente».
¿Diecisiete mil veces más potente? ¿Una tarjeta que cabe en la palma de la mano y cuesta solo unos 300 dólares?
Entonces, ¿cómo están las cosas hoy? ¿Cuánto más rápidos se han vuelto los ordenadores en la última década? Las máquinas comerciales son ahora entre 60.000 y 100.000 veces más rápidas que el Cray-1 de 1980. Los teléfonos inteligentes de gama alta superan fácilmente 1 teraFLOP (1 millón de megaFLOPS) de potencia de cálculo. El Cray-1 consumía más de 100 kilovatios y necesitaba un enorme sistema de refrigeración basado en freón. El teléfono que lleva en el bolsillo funciona con una batería diminuta y necesita solo unos pocos vatios. Aun así, deja muy atrás al viejo Cray cuando se trata de procesamiento complejo.
Eso ya es impresionante. Pero comparar el Cray-1 con un superordenador moderno escapa a la comprensión humana normal. Mientras que los Cray más avanzados llegaron finalmente a alcanzar unos 160 megaflops, el sistema de supercomputación exaescala más rápido de la actualidad logra un rendimiento sostenido de 2,2 exaflops. Eso equivale a 2,2 x 1018, es decir, 2.200.000.000.000.000.000 operaciones por segundo. Esto lo hace más de 13.000 millones de veces más rápido que el Cray-1. Dicho de otro modo: lo que al Cray-1 le habría llevado un año entero de cálculos ininterrumpidos puede procesarlo un sistema exaescala en menos de tres milisegundos.
¿Cómo es posible? Los superordenadores modernos emplean paralelismo masivo. En lugar de depender de un solo núcleo extraordinariamente rápido, conectan hasta 10.000 nodos de computación independientes. Cada nodo contiene CPU multinúcleo combinadas con unidades especializadas de procesamiento gráfico. Esto permite ejecutar simultáneamente millones de tareas de cálculo.
Si se ajusta por la inflación actual, el precio de 8 millones de dólares del Cray-1 de 1980 equivale hoy aproximadamente a 35 millones de dólares. Esa suma solo permitiría comprar una pequeña fracción de un superordenador moderno. Los superordenadores del Departamento de Energía de Estados Unidos cuestan alrededor de 600 millones de dólares. Es decir, 17 veces más que el coste del Cray-1 ajustado por inflación.
El consumo energético de 115 kilovatios necesario para hacer funcionar el Cray-1 equivaldría hoy a una factura mensual de electricidad de unos 200.000 dólares. Los sistemas de supercomputación actuales requieren 20 megavatios de potencia continua. Eso se traduce en un coste eléctrico de 4.000 dólares por hora, o unos asombrosos 40 millones de dólares al año.
Los proyectos modernos de IA elevan los costes a niveles estratosféricos. Los centros de datos pueden contener cientos de miles de chips especializados para inteligencia artificial, y entrenar un modelo de IA de última generación puede costar más de 1.000 millones de dólares solo en tiempo de computación. Y eso es apenas una parte de los 200.000 millones de dólares que puede alcanzar el coste total de la infraestructura.
Vista aérea del nuevo campus de centros de datos de IA de Microsoft en Mt Pleasant, Wisconsin, que en esencia es un ordenador gigantesco. Fue diseñado específicamente para el entrenamiento de IA, así como para ejecutar modelos y aplicaciones de inteligencia artificial a gran escala. Foto: Microsoft
Y estos clústeres de redes neuronales para IA están en condiciones de hacer cosas prodigiosas. Hace nueve años, mediante técnicas de IA de última generación y con el hardware del que Google disponía entonces, el programa AlphaZero jugó muchos millones de partidas contra sí mismo, identificó patrones y ajustó los valores según lo consideró conveniente. Generó sus propios conceptos y conocimientos mediante reconocimiento de patrones, del mismo modo que hacen los humanos, y mejoró a medida que aprendía. Y lo hizo sin necesidad de ningún conocimiento externo. Lo único que recibió fueron las reglas del juego.
¿Y el resultado? Tras nueve horas de aprendizaje mediante IA, AlphaZero fue capaz de derrotar a los programas de ajedrez más fuertes del mundo. Por no hablar de los ajedrecistas humanos. Superaba al campeón mundial por cientos de puntos Elo. Hoy probablemente podríamos darle a un superordenador exaescala las reglas del ajedrez, simplemente cómo se mueven las piezas y cuál es el objetivo, y dominaría el juego hasta alcanzar un nivel de 4000 Elo en cuestión de minutos.
Así de lejos ha llegado la potencia de los ordenadores en el transcurso de una sola vida humana (la mía). Y créanme: ¡esto no se está ralentizando! El ajedrez es solo un ejemplo de cómo funciona la IA. Otros ámbitos de la actividad humana experimentarán —y ya están experimentando— avances igualmente vertiginosos.
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