La su p er co mputació n : u n a p o d e r o sa h e rr a m i e n t a p a ra la i n ve sti g a c ión en b io q uí m ica y b iolo g ía m ole cu lar A rt í cu l o p u b l i ca d oen f eb rero d e 2 01 6 Ju an F er n án d ez- R eci o E n po cos cam posest an evi de nte el progresotecno l óg icocomoen l ai nf or m át i ca. Lo s ord en ador e s so n cad a vez m ás r áp idos, si g uiendola i ne xorable l ey d e M oore, po r la qu e cad a 2 añ os se du pl ica la po t en cia de cá lculo de l os pr oce sad ores qu e ap a recen enel m er cad o. E n este con texto ap areceel con cep t ode su pe r com pu tación, qu e em pi ez a a ser f am ili ar no sólo enlam ayo r p a r t e d e ca m p o s ci e n tí fi co s, sinoi n cl u so e nla vi d a d iaria. L a su p e rco m p u taci ó n h a ce r e f ere n ciaal o s g ran d esordenad o r e s co n st ruid o s p a rasituarseenla f r o n t e radel a co m pu t aci ón dealt a sprestaciones. Lo sprim e rossuperor de na doresse con str uye ronenl os añ o s 6 0 d el si g l o pasad o p o r S eym o u r Cray, g raci a s ala su stitu ci ón d el a s vál vu l a s d e vacío po rtr an si stor es,l o qu e sup usoun sal t o si gn i fi ca t i vo sob re l a ca pa ci d ad d e co m p ut aci ón existent e,l l ega nd o a al canza r vel oci da de s en l a escal a de lm eg a fl op ( un m i l l ón de o p e raci on e s d eco m a fl o t an t ep o r se g u n do ) . P o st e ri o r m e n te f u e r o ni n cor p or á n d o se d i f er e n tes ava n cest e cn ol ó gico s, com o l oscir cu i t osi n t egr a d o sy l a pa r a l e l izaci ó nmasi va . D e sd e l o s añ os 90,la velocida d de cálculo de los supe r or de na do resha ido escalando de for m a expo nencial, au m en t ando po r 1000 ap roxim ad am en te cada 10años. Lo ssup erorde na do res act ua les m á s p ot en t esse com po ne n d emillonesde pr oce sa dor e s e n p ar alelo, l o qu e pe r m i t e alcan zar vel oci da de s d e pe t a fl op s, y e l al m ace na m i en t o d e pe t a byt esdeinfor m a ciónen sus di scos [ 1] . En po cos años, se esp eraal can zarl a vel oci da dde exa fl o p y la cap aci da d de alm ace na r exabytes ( com pu t aci ó n a exa esca la). U nodelosr et os f uturos pa ralasu pe rco m pu taciónde exa esca laserálainter pr et a ción de da t os ge n óm icosanivel f u nci o nal e nuncontexto de m e dicina pe rso na li zad a [ 6 ] , l o qu e r e q uerirá su i n t e g r a ci ón con d a t o s b i o q uí m i co s,e stru ct u r a les y b io f ísico s,j un t o co n el m ode lado de biomoléculas y sus inter acci one s.S er á esencialcompletarelmapa de i n t er a cci o n e s e n tre b i o m o l é cu l a s y m o d e l a r estr u ct u ra l m e n t e c a d a u na d e l a s ci e n t o s d e m i l e s d e i n t e r a cci o n e s q u e se f o r m a n e n l a cé l u l a ( i n t e ract ó m i ca estru ct u r a l ) , l o queser vi r á p a r a

La Supercomputación

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8/20/2019 La Supercomputación

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La supercomputación: una poderosa herramienta para la

investigación en bioquímica y biología molecular

Artículo publicado en febrero de 2016

Juan Fernández-Recio

En pocos campos es tan evidente el progreso tecnológico como en la informática. Los

ordenadores son cada vez más rápidos, siguiendo la inexorable ley de Moore, por la que cada

2 años se duplica la potencia de cálculo de los procesadores que aparecen en el mercado. En

este contexto aparece el concepto de supercomputación, que empieza a ser familiar no sólo

en la mayor parte de campos científicos, sino incluso en la vida diaria. La supercomputaciónhace referencia a los grandes ordenadores construidos para situarse en la frontera de la

computación de altas prestaciones. Los primeros superordenadores se construyeron en los

años 60 del siglo pasado por Seymour Cray, gracias a la sustitución de las válvulas de vacío

por transistores, lo que supuso un salto significativo sobre la capacidad de computación

existente, llegando a alcanzar velocidades en la escala del megaflop (un millón de

operaciones de coma flotante por segundo). Posteriormente fueron incorporándose diferentes

avances tecnológicos, como los circuitos integrados y la paralelización masiva. Desde los

años 90, la velocidad de cálculo de los superordenadores ha ido escalando de forma

exponencial, aumentando por 1000 aproximadamente cada 10 años. Los superordenadores

actuales más potentes se componen de millones de procesadores en paralelo, lo que permite

alcanzar velocidades de petaflops, y el almacenamiento de petabytes de información en sus

discos [1]. En pocos años, se espera alcanzar la velocidad de exaflop y la capacidad de

almacenar exabytes (computación a exaescala).

Uno de los retos futuros para la supercomputación de exaescala será la interpretación de

datos genómicos a nivel funcional en un contexto de medicina personalizada [6], lo que

requerirá su integración con datos bioquímicos, estructurales y biofísicos, junto con el

modelado de biomoléculas y sus interacciones. Será esencial completar el mapa de

interacciones entre biomoléculas y modelar estructuralmente cada una de las cientos de miles

de interacciones que se forman en la célula (interactómica estructural), lo que servirá para

8/20/2019 La Supercomputación

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generar modelos cada vez más complejos y pasar del estudio a nivel molecular a un nivel

superior (biología de sistemas).

En definitiva, la supercomputación está ya cambiando nuestra forma de entender la

investigación científica, permitiendo desarrollar de forma eficaz modelos teóricos complejos

para testear hipótesis de mecanismos biológicos a nivel molecular, lo que tendrá un impactoevidente en todas las áreas biológicas, incluyendo la bioquímica y biología molecular.

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divulgacion-cientifica

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