Rex Computing – Diseñando chips más eficientes energéticamente. Intel… ¡Cuidado!

Lo que está haciendo Rex Computing es un asunto bastante gordo. Esta startup está rediseñando la arquitectura de los procesadores para reducir su área y consumo energético, con el objetivo final de conseguir que los sistemas computacionales de alto rendimiento (HPC siglas en inglés) sean una realidad omnipresente. Y lo que suena más desafiante, se están metiendo en el terreno de juego de gigantes tecnológicos como Intel.

 

Rex Computing

 

Tuve la oportunidad de conocer a Thomas Sohmers en Emtech Asia 2017, celebrado en Singapur. Para ser honestos, no tenía ninguna intención de entrevistarle y tampoco había investigado antes del evento lo que hacía su startup.

Todo eso cambió tras los 15 minutos que duró su charla. Le perseguí al final del primer día del evento y acordamos la entrevista para el día siguiente. ¿Qué me llamó tanto la atención? Una propuesta de valor tan lógica y simple que no me podía creer que hubiera pasado desapercibida tanto tiempo.

“Estamos rediseñando la arquitectura de los procesadores con una metodología en mente: si estuviéramos vivos hace 30-40 años, ¿qué habríamos hecho diferente con la información y herramientas que tenemos ahora?

Un modo simple, claro y apabullantemente innovador de pensar. ¡Descubramos los secretos detrás de Rex Computing!

 

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Conociendo a Thomas Sohmers y Paul Sebexen, cofundadores de Rex Computing

Thomas Sohmers es el CEO y cofundador de Rex Computing. Pero Thomas no es como la mayoría de CEOs de startups en sus veintitantos, treinta y pico o incluso cuarenta. Él tiene 21 años, fundó Rex Computing en 2013, cuando tenía tan solo 17 años y ha sido incluido en la lista de “30 menores de 30” de Forbes.

Con 14 años abandonó el instituto y empezó a trabajar en el Instituto Militar de Nanotecnologías del MIT (“MIT Institute for Soldier Nanotechnologies”). Allí tuvo la oportunidad de trabajar durante 3 años, primero como usuario final de supercomputadores y, más tarde, diseñándolos y construyéndolos en el laboratorio.

 

Equipo REX Computing
De derecha a izquierda: Thomas Sohmers, Piyush Kasat, Paul Sebexen y Nariman Madani

 

Thomas conoció a Paul, el otro cofundador de Rex, gracias a la beca “20 menores de 20” de Peter Thiel (Thiel’s “20 under 20” Fellowship), una dulce motivación de 100.000$ para aquellos jóvenes estudiantes que quieren montar cosas en vez de estar sentados en una clase.

Paul es el CTO de Rex Computing. Desde muy joven ha sido un ávido programador que acabó estudiando informática en el Instituto Tecnológico de Georgia. Paul también recibió la beca de Thiel, tras la cual fundó una startup de sintetización biológica en la que trabajó los siguientes 18 meses. Tras este periodo, se unió a Thomas para sacar adelante Rex Computing.
 

Un vistazo rápido al mundo de las supercomputadoras y los sistemas exascale

En esta entrevista vamos a tratar algún que otro concepto complejo para la gente que no esté familiarizada con este campo (como yo), así que considero interesante hacer una breve introducción a este mundillo.
 

¿Qué es una supercomputadora?

La respuesta a esta pregunta es tan intuitiva como te imaginas.

Una supercomputadora es simplemente un ordenador mucho más rápido que el que probablemente tengas en casa. La “velocidad” de estas supercomputadoras se mide en operaciones por segundo o, para ser más rigurosos, en FLOPS (Floating Operations Per Second).

La supercomputadora más rápida se encuentra en China y ha alcanzado la cifra de los 93 PetaFLOPS (1 PetaFLOP = 1015 operaciones por segundo, mil billones o lo que es lo mismo, tantas operaciones en un segundo como segundos hay en 32 millones de años).

 

Tabla unidades

 

Para tener una mejor idea de la velocidad que alcanza el supercomputador más rápido, piensa en un ordenador de toda la vida. Los más rápidos hoy en día, están en torno a las decenas de GigaFLOPS (1 GFLOP= 109 operaciones por segundo o mil millones), el cual es todavía 1 millón de veces más lento que la supercomputadora más rápida.

 

¿Por qué necesitamos supercomputadoras?

Aunque no son comunes en nuestro día a día, han jugado un papel fundamental en los principales descubrimientos y avances tecnológicos de la historia reciente. Son usadas en diversos campos, como en mecánica cuántica, predicción meteorológica, exploración de yacimientos de petróleo y gas, modelización molecular o simulaciones físicas de cualquier tipo (aerodinámica en aviones, fusión nuclear o cálculos de estructuras complejas).
 

El siguiente paso: Computación “Exascale”

El siguiente gran hito en el campo de la supercomputación vendrá con la computación “exascale”. Ordenadores de al menos 1 ExaFLOP (ExaFlop = 1018 operaciones por segundo, 1 trillón) u 11 veces más rápidos que el ordenador más rápido hoy en día.

Llegar a los niveles exa-escalares significaría que los ordenadores estarían alcanzando la velocidad de procesamiento del cerebro humano a nivel neuronal. Intrigante y atemorizante al mismo tiempo.

 

¿Qué nos está frenando para llegar ahí?

Eficiencia energética y gestión del calor generado. La eficiencia energética se mide en “FLOPS por Vatio (W)” o número de operaciones que se pueden realizar con una unidad de potencia (Vatio).

Estas supercomputadoras consumen grandes cantidades de energía eléctrica, la cual es convertida en gran parte en calor y que necesita ser refrigerada posteriormente. Dado que los cables de cobre transfieren energía con una densidad de potencia mayor que la que los sistemas de refrigeración pueden retirar, los últimos tienden a ser un factor limitante en el diseño de supercomputadoras.

Además, el mantenimiento de una supercomputadora es caro. Tianhe-1A con 2.57 PetaFLOPS tiene una potencia de 4.04 megavatios (MW). Con un coste del KWh de 0.10$, la factura de la luz ascendería a unos 3.5 millones de dólares al año. Y pretendemos construir superordenadores casi 400 veces más rápidos que éste.

 

En este vídeo el propio Thomas habla sobre supercomputación, los retos a los que la industria se enfrenta y cómo Rex Computing está tratando de abordarlos.

 

 

Tras esta ligera introducción técnica (espero no haber perdido a nadie por el camino), llega el momento de saber más sobre el “cómo se hizo” de Rex Computing.
 

¿Cómo se le ocurre a un chaval de 17 años desafiar a algunos de los mayores gigantes tecnológicos?

“Todo empezó cuando estuve trabajando con sistemas computacionales de alto rendimiento en el MIT. Allí me di cuenta de los problemas de eficiencia energética que afectaban a estos sistemas.

Intenté entender cómo los ordenadores habían sido diseñados a lo largo de la historia hasta el momento actual. Algunos factores como la ley de Moore condujeron a tomar decisiones de diseño que no eran las óptimas.

Durante años, nuevas características se introdujeron para hacer las vidas de los programadores más fáciles, aunque a cambio de un mayor consumo energético. Hoy en día, con las herramientas de software que hemos desarrollado, el hardware puede ser simplificado para conseguir mejores eficiencias energéticas, ya que a día de hoy, se consume más energía en mover datos a través de toda la circuitería del procesador que en computar esos mismos datos.

 

Cuando estaba en el MIT, todo el mundo estaba hablando sobre supercomputadoras exascale como el siguiente gran hito. La primera estimación era tener la primera máquina para el 2015, luego 2018, más tarde 2020, 2022 y ahora parece que no llegarán hasta el 2025. La barrera real para llegar ahí es la eficiencia energética.

El límite de potencia establecido para un supercomputador por el departamento de energía estadounidense encargado de gestionar los principales supercomputadores del país es de 20 MW.

Tener este límite implica que para tener una supercomputadora exascale, necesitamos alcanzar el número mágico en eficiencia energética de 50 GigaFLOPS por Vatio. Cuando empecé a trabajar en este campo en 2010, la eficiencia estaba en 1 GigaFLOP por Vatio. Aún hacía falta mejorar ese número 50 veces para llegar a los niveles de eficiencia necesarios.

Todas estas experiencias hicieron que me interesase más en la arquitectura de los ordenadores. Finalmente, me mudé a San Francisco y comencé Rex Computing para intentar abordar los problemas que los sistemas computacionales de alto rendimiento están afrontando.”
 

¡El viaje hacia primer chip!

En la charla Thomas mencionó las dificultades que habían encontrado para encontrar financiación, ¡incluso en Silicon Valley! Quise saber más sobre este tema.

“Para ser honestos, una vez en Silicon Valley, pensábamos que el dinero llamaría a nuestras puertas. Sin embargo, una vez allí nos dimos cuenta de que la mayoría de startups están centradas en desarrollo de software y no de hardware. Esto hizo el proceso más difícil de lo que esperábamos, además de que los inversores pensaban que nuestra idea era una locura.”

 

Web Rex Computing

 

Que digan que tus ideas son una locura no tiene que resultar excesivamente agradable, así que le pregunté a Thomas sobre lo que le pasó por la cabeza en aquellos momentos.

“En realidad era bastante entendible desde el punto de vista de los inversores, así que no me lo tomé como algo personal. Analizando toda la información que les llega, especialmente si se fijan en historias previas de startups que fracasaron o en lo que dice Intel (que diseñar y fabricar un nuevo chip cuesta 100 millones de dólares), es razonable que no invirtieran en nosotros y que pensaran que estábamos locos.

Sin embargo, yo conocía ejemplos de chips creados con 5 millones de dólares. Con eso en mente y considerando mis habilidades y las de Paul en el campo, estábamos seguros de que seríamos capaces de hacer algo más barato.

 

Existe una enorme barrera en la industria del hardware ya que los inversores descartan la opción de invertir en una startup de este tipo simplemente porque tienen información falsa. Parte del problema es que en varios de los fracasos que tuvieron lugar entre 2005 y 2011 en la industria, exceptuando aquellos debidos al desplome de los mercados financieros, la mayoría de los fundadores de startups eran ex-empleados de Intel u otras grandes compañías de hardware.

Lanzan una startup, y lo que más me sorprende es que, de repente, contratan a un equipo de 50 personas como primer paso. Continúan expandiendo el equipo a pasos agigantados ya que es a lo que están acostumbrados en una gran empresa. El problema de estas nuevas compañías es que no tienen el concepto de startup “LEAN” en mente y piensan que gastando mucho dinero en una bonita oficina y contratando a un equipo con muchos ingenieros, el triunfo está asegurado.”

 

La situación por la que tuvieron que pasar en Rex, estuvo lejos de ser ideal, así que lo tuve que preguntar. ¿Pensaste en abandonar en algún momento?

“Sí. Muchas veces. El momento en el que tu cuenta bancaria está acercándose peligrosamente a cero y no sientes que el dinero vaya a llegar pronto te hace pensar: vale, si no conseguimos financiación en un mes, tendremos que buscarnos otra cosa. Pero eso lo pensé repetidas veces y varios meses antes de conseguir financiación. Quizás fue por cabezonería o inocencia, y probablemente no fue la idea más inteligente ya que no teníamos un plan B…pero al final todo acabó saliendo bien.”

 

¿Qué pasó al final?

“Nos costó 10 meses conseguir financiación. A los 6 meses de empezar el proyecto nos quedamos sin dinero, así que los siguientes 4 meses sobrevivimos haciendo trabajos de FreeLancer. Afortunadamente, recibimos 2 millones de dólares de financiación antes de llegar a un momento dramático.

Dejando la financiación aparte, tardamos un año y medio en poner todas las piezas del puzle en su sitio y tener la arquitectura fundamental diseñada (en nuestras cabezas por aquel momento). Eso fue desde febrero de 2014 hasta septiembre de 2015.

Después nos pasamos unos meses más diseñando el prototipo y en julio de 2016 producimos nuestro primer chip, habiendo gastado hasta aquel momento 1.25 millones de dólares de los 2 que habíamos recibido.

 

NeoPackage NEOchip

 

Para realizar una producción completa de unos 10.000 chips, gastaríamos sobre los 2-3 millones de dólares. Luego, cada oblea sólo costaría sobre los 2-3 mil dólares, lo caro del proceso es hacer las máscaras.

¿Cómo se hacen los chips? (Link a video)

Por el momento solo hemos hecho prototipos, pero incluso si queremos saltar a la producción en masa, no nos costaría más de 5 millones de dólares, bastante lejos de los 100 millones de dólares que Intel afirmaba que costaba el proceso de crear un procesador. Hemos demostrado que los expertos estaban equivocados.

 

El producto: El NEO chip

De acuerdo a lo que Rex cuenta en su web, el principal problema con la eficiencia energética hoy en día es que las arquitecturas de los procesadores actuales fueron diseñadas en un tiempo en el que la energía consumida para mover datos era más o menos la misma que se usaba para computarlos.

Hoy, mover 64 bits de información en el chip requiere 40 veces más energía que la necesaria para realizar una operación con esa información.

Para ser más claros, gastamos más energía moviendo datos que utilizándolos. ¿Y cuál es la solución?

Así lo contó Thomas para el MIT Technology Review:

Los chips de Rex usan menos energía porque no tiene el bloque de circuitería que viene por defecto en los chips de Intel y otras compañías. Esa circuitería es un remanente obsoleto de tiempos anteriores. Estos circuitos se encargan de mover los datos entre “almacenes de memoria” o “cachés, construidos en el chip y en el núcleo del procesador que trabaja con los datos. Fueron introducidos hace muchas décadas para hacer las vidas de los programadores más fáciles, pero a día de hoy, resultan ser muy ineficientes y ocupan demasiado espacio.

 

Arquitectura Rex NEO

 

Nuestros chips usan software para gestionar la memoria. Así que en vez de mover datos entre las cachés definidas en el chip, los procesadores pueden lanzar los datos al “scratchpad” rápidamente y compilarlos más tarde. Eso hace posible quitar la circuitería encargada de mover la información y que por tanto, los chips tengan el mismo poder computacional usando menos espacio y energía.

El resultado es que nuestro chip tiene como mínimo 64 GigaFLOPS por vatio de eficiencia, superando así el mágico número de 50 GigaFLOPS por Vatio del que hablábamos antes.”

 

Descripción elementos esquema NEO chip

 

Puede parecer la solución definitiva pero hay un ligero inconveniente con los procesadores de Rex Computing. El software existente diseñado para ser usado en otros procesadores, deberá ser modificado para poder trabajar en el NEO chip. Aunque ya están manos a la obra diseñando la NEO TOOLCHAIN para facilitar este trabajo, Thomas admite que aún queda mucho trabajo por hacer.

“Los primeros clientes van a tener que trabajar mano a mano con nosotros y tener sus propios equipos de desarrolladores. Ese es el sacrificio a realizar. Nuestro plan es enfocarnos primero en las empresas en las que el consumo de energía es un problema grave, ganando tiempo hasta que consigamos atraer a clientes menos motivados por los ahorros energéticos.”
 

La visión sobre la industria del hardware y la huella de Rex Computing

“Incluso si no tenemos éxito, al menos habremos demostrado que es posible hacer las cosas de otro modo.

Estoy convencido de que existen grandes oportunidades para startups en la industria del hardware.

Si gigantes como Intel siguen gastando 500 millones de dólares en desarrollar un nuevo producto y no tienen la habilidad de ensamblar pequeños equipos para trabajar en un proyecto específico como lo hacen las startups, habrá mucho espacio para nuevas ideas.

Hay muchos componentes de hardware en los que hay opciones de centrarse en términos de diseño, no cambiar los transistores o intentar hacer alguna locura en términos de producción, simplemente nuevos diseños que hagan las cosas mejor de lo que las hacen ahora.”

 

Un consejo para acabar

“Para todos los emprendedores en general… les diría que no despreciasen una idea basándose en el hecho de que la gente con experiencia diga que es imposible. La mayoría de gente con la que hablamos dijo que la idea no funcionaría y que no era técnicamente sólida.

Trabaja mucho y ve a por ello, igual no es el mejor consejo, ya que sí que existe mucha gente que realmente tiene ideas que son una locura. Me refiero más a que, en nuestro caso, nuestro enfoque era descartado por el simple hecho de que no es el modo en el que se han hecho las cosas durante mucho tiempo.

Sin importar la industria, si el único argumento que existe para tirarte la idea es decir que se ha hecho así durante mucho tiempo, uno, ese no es un argumento válido, y dos, hay probablemente un modo mejor de hacerlo. Si tienes en mente ese mejor modo de hacerlo, tienes una gran oportunidad ante ti.”

 

Con este peculiar consejo finalizamos la entrevista. Tras acabarla, aún sigo fascinado por cómo un enfoque tan simple puede tener un impacto tan potente: hagamos lo que se hizo hace 30-40 años con los conocimientos y herramientas que tenemos hoy en día. Genial.

 

¡Muchas gracias Thomas y Rex Computing por esta entrevista tan interesante!

 

¡Esto es todo por el momento! La siguiente semana, esta vez sí, volvemos a Laos para seguir aprendiendo de su atípico ecosistema startup, ¡deja tu email debajo si no te lo quieres perder! 😉

 

Sergio Molino

¡Eyyyy! Soy Sergio, un tipo de ventipico años, curioso, aventurero y amante de la innovación, nuevas ideas y, por supuesto, de Ambitious Tracks ;) Únete a nuestra aventura!

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