Pastillitas semanales de ciencia: Hoy Computación y Criptografía

Si bien la semana pasada ha tenido muchos frentes científicos, sin duda su aplicación técnica es la que ha definido la pasada semana, centrándose sobre todo en la vertiente que más nos apasiona por aquí: La informática y la computación, así que hoy esta sección irá dominada de unos, ceros y algún que otro estado eléctrico adicional.

Computación Cuántica: Rompiendo barreras

Mientras que los ordenadores con los que trabajamos habitualmente están basados en operaciones con unos y ceros, la computación cuántica nos permite trabajar en múltiples estados, es decir no solo con los dos habituales del sistema binario: 1 y 0 (encendido / apagado - alto / bajo).

Ahora llega IBM anunciando un nuevo proyecto para hacer realidad la computadora cuántica más sofisticada construida hasta la fecha, con una potencia de 50 qubits (bits cuánticos).

Junto a esta noticia IBM también está anunciando un nuevo ordenador cuántico de 20 qubits, que será el primero en estar disponible de forma comercial dentro de los servicios en la nube que ofrece la compañía. Con esta jugada IBM busca liderar el segmento en el que otras compañías como Google e Intel están ya apostando para conseguir la mayor parte del pastel.

Pero esta es una batalla más compleja de lo habitual, pues mientras más qubits tengan estás máquinas, más complejas serán las interacciones y operaciones que pueda realizar, a este proceso se le conoce como entanglement (enredo) pues a pesar de tener un mayor número de operaciones también se corre el riesgo de tener una tasa de error más elevada, así que más potencia no significa necesariamente menores tasas de error.

Trabajar con estados cuánticos también trae un serio problema: la coherencia.

Estos estados en los que operan las computadoras cuánticas tienden a existir durante un breve período de tiempo, un corto intervalo antes de que vuelvan a un estado clásico de unos y ceros. Afortunadamente estos períodos han ido creciendo con el tiempo desde los primeros ordenadores cuánticos de finales de los años 90 del pasado siglo, que tan solo tenían una coherencia de apenas unos cuantos nanosegundos.

A día de hoy la tecnología ha avanzado lo suficiente para permitir alcanzar ya 47 y 50 microsegundos para máquinas de 5 qubits, que fue el salto más importante en la historia de la computación cuántica, que se produjo hace ya un año. Pero en el caso de hoy, con IBM estamos hablando ya de un prototipo funcional de 50 qubits con 90 microsegundos de coherencia, mientras que la versión comercial de 20 qubits, que estará disponible antes de que termine 2017, será capaz de operar alrededor de los 70 microsegundos.

IBM es como todos conocemos una de las compañías clásicas en el mundo de la informática y pese a los altibajos (quien no recuerda la venta de su división de portátiles a Lenovo o las batallas clónicas) es una de las que más años lleva dentro de la investigación de la física cuántica aplicada a la computación y al parecer sus esfuerzos están dando frutos, hace tan sólo un año ya mostraron su plataforma de 5 qubits que podía ser probada por cualquier persona desde su Smartphone. En mayo de este mismo año mostraron ya la nueva plataforma de 17 qubits y tan sólo unos meses después llega a los 20 qubits y experimentan ya bajo los 50 qubits rompiendo los records de la industria.

Supercomputadora “Stampede” (estampida), fue construida por el Centro de Computación Avanzada de Texas (TACC por sus siglas en inglés) que forma parte de la Universidad de Texas en Austin, conjuntamente con Dell e Intel. Hackplayers

Las computadoras cuánticas y su teórica capacidad de realizar cálculos muy potentes en una pequeña fracción de tiempo frente a las habituales máquinas basadas en arquitecturas binarias tradicionales, pueden ser aprovechadas en muchas tareas de investigación, como la investigación y el desarrollo de nuevos fármacos, el estudio de la energía nuclear, diseño de nuevos materiales, macroeconomía, inteligencia artificial, criptografía o hasta astronomía.

Las aplicaciones en el futuro son inabarcables y alcanzar una funcionalidad completa supondría un paso tan importante o más como el que supuso la introducción de los transistores y la miniaturización en los comienzos de la era digital.

La guerra de las supercomputadoras: China a la cabeza

Para una nación, poseer las mejores y más potentes supercomputadoras es sencillamente una cuestión de estado para poder desarrollar todo su potencial científico, tecnológico, industrial o militar. Ahora bien, mientras se desarrollan las nuevas máquinas cuánticas, existe ya un parque tremendo de máquinas convencionales para procesar toda la información necesaria para el desarrollo de los proyectos actuales y poseer el máximo número garantiza una seria ventaja frente a los rivales.

Como se veía desde hace tiempo venir China ha superado a Estados Unidos por número de sistemas incluidos en el top-500 de las mayores supercomputadoras mundiales, siendo a día de hoy quien posee el mayor número de sistemas ultra-potentes de su historia, mientras que Estados Unidos cae a su nivel histórico más bajo en los últimos 25 años.

China es un gigante que lleva pisando fuerte desde hace ya muchos años dispuesta a ganar en todos los sectores, y el de la supercomputación no es un tema menor como ya hemos dicho por sus implicaciones en investigación, ciencia o defensa.

Así pues, según el último informe del top-500 de supercomputadoras de noviembre de 2017 nos revela que China tiene ya 202 sistemas en esta lista, mientras que EE.UU. dispone tan solo de 143.

Pero no solo el número de estos equipos es relevante, sino que China también ha superado a los EE.UU. en rendimiento global, ahora ya tiene ella sola, el 35,4 por ciento de la potencia total (medida en FLOPS) de los 500 mayores superordenadores del planeta.

Ranking Top-500 de supercomputadoras

El Sunway TaihuLight lidera el ranking con una potencia brutal que supera los 93 petaFLOPS de rendimiento Linpack , suponiendo un auténtico hito y orgullo en China porque ha sido ya diseñado y fabricado con procesadores de su propio país en el centro de supercomputación nacional, este sistema incluye nada más y nada menos que 10,6 millones de núcleos de procesamiento RISC de 64 bits.

Supercomputador chino Sunway TaihuLight primero en la lista con 93 petaFLOPS de potencia

En segundo lugar Tianhe-2, también es chino. Instalado en la Universidad Nacional del Centro de Tecnología de Defensa en China. Cuenta con 3,12 millones de núcleos de procesamiento, entre ellos unos cuantos miles de coprocesadores Intel Xeon Phi y tiene una potencia de 33,9 petaFLOPS.

Piz Daint es el tercero de la lista y primero de Europa, instalado en el Centro de supercomputación de Suiza con 19,6 petaFlops, en un sistema Cray XC50 basados en procesadores Intel Xeon, que gracias a una actualización basada en GPUs Tesla P100 logró subir al tercer lugar.

El Gyoukou japonés ostenta el cuarto puesto con 19 petaFlops y ya en el quinto puesto sorprendentemente encotramos por fin el primer equipo estadounidense: Titan del laboratorio Oak Ridge, un equipo basado en procesadores Opteron y 17,6 petaFLOPS de potencia.

Para encontrar un equipo español tendremos que descender mucho en la lista, concretamente al puesto 16, donde se encuentra Mare Nostrum , del Centro de supercomputación de Barcelona, con una potencia de 6,4 TFLOPS descendiendo tres puestos desde el último informe.

¿Sopresa? Ni Windows, ni iOS ni experimentos: Linux

En este avanzado sector la competencia es muy limitada, por fabricantes lo encabeza HPE (Hewlett Packard Enterprise) con 122 sistemas, seguido por el gigante chino Lenovo con 81 y 53 para Cray, IBM ha creado 19 y 12 para la japonesa Fujitsu.

La lucha por las arquitecturas, procesadores y las diferentes tecnologías empleadas es tremenda, pero si en algo todos se ponen de acuerdo es en el sistema operativo: Linux

Esto era ya algo conocido, pero en el último informe se llega más lejos que nunca: Ahora absolutamente todos los sistemas del Top-500 de supercomputadoras, emplean Linux como sistema operativo. Hasta hace poco en esta lista siempre se incluía algún antiguo UNIX e incluso había un equipo Windows el año pasado, pero es la primera vez que todos utilizan alguna variante de esta célebre evolución de Unix del señor Torvalds, hasta el momento el sistema operativo imprescindible en la super-computación mundial.

Pixabay

Bitcoins y energía: Una moneda nada limpia

Si algo consumen estos gigantes y desde luego todos nuestros aparatos digitales es: energía. Las grandes cantidades de datos que procesamos, obligan a un uso impresionante de energía, ahora bien, lo que no esperábamos es que fuese precisamente la moneda digital por antonomasia: el bitcoin quien se llevara el palmarés.

Digiconomist nos sorprendió con el consumo de energía del Bitcoin y lo que supone cada transacción que se realiza en esta moneda virtual con unas conclusiones realmente preocupantes.

En este informe los datos destacan que una simple transacción de bitcoin requiere tanta energía como un hogar durante una semana. Este cálculo se realiza para un total de 300.000 transacciones diarias actualmente, lo que equivaldría a un consumo de unos 900 KWh mensuales.

Con lo que según estos cálculos, debido al precio que ha alcanzado la divisa virtual, alrededor de 7.000 dólares por bitcoin en los últimos días, resultaría rentable para los mineros de bitcoin consumir unos 24 TWh anuales para procesar los cálculos criptográficos necesarios para operar y «crear nuevas monedas».

La descomunal cifra equivale al consumo total de electricidad de un país como Nigeria con 186 millones de habitantes. A día de hoy se calcula en unos 6.000 millones en dólares los bitcoin minados anualmente, mientras que el coste de la electricidad es de 1.200 millones, así que la operación es rentable, globalmente.

BitcoinEnergyConsumption.com

Pero existe un pequeño problema, de ser así, la estimación dice que el 0,12 por ciento de la electricidad generada globalmente se está destinando al Bitcoin, una cifra completamente absurda y desproporcionada para un planeta sumido en un grave problema energético.

¿Qué tiene la culpa de este despilfarro?

El diseño de Bitcoin, a medida que pasa el tiempo se necesitan más cálculos y por tanto más capacidad de computación y consumo eléctrico para crear nuevas monedas y verificar las transacciones realizadas. Lo que señala al Bitcoin como ineficiente en materia energética y de procesamiento: literalmente miles de veces más ineficiente que las transacciones bancarias tradicionales.

Con estos cálculos estaríamos hablando unas emisiones de 24 a 40 toneladas de CO2 emitidos a la atmósfera por cada bitcoin minado, una cifra terrorífica y destinada únicamente a obtener un beneficio económico a través de un cómputo informático sin producir absolutamente nada para la sociedad.

Opciones sostenibles

Existen mecanismos, forks y muchas más monedas virtuales que podrían solucionar este problema pero entre ellas ha destacado últimamente la presentación de Chia, del legendario programador Bran Cohen, creador del protocolo de transferencia peer-to-peer de BitTorrent.

Su idea es crear una moneda que mejore el bitcoin y sus problemas de centralización, ahorrando los problemas de brutal consumo energético que provoca actualmente el Bitcoin. Usando técnicas para verificar su blockchain como el aprovechamiento del abundante y barato espacio en el disco duro, por ejemplo.

Esperemos que con este u otro método se llegue pronto a una solución para el problema medioambiental que puede comenzar a ser las monedas virtuales.

Los quebrantos de la criptografía y el DNI

Las noticias relacionadas con la cripto-seguridad rara vez trascienden los medios especializados, pero esta vez se han batido todo los records en España debido a un fallo de seguridad que obligó a la Dirección General de la Policía a suspender el certificado electrónico de todos los DNIs expedidos desde abril del 2015.

La Dirección General de Policía avisó el pasado miércoles tras un estudio de dos universidades europeas, la Universidad de Masaryk en la República Checa, a los de la Ca'Foscari en Italia y la empresa británica Enigma Bridge. Solicitaba a los españoles cuyos DNIe se hubieran visto afectados que deberían acudir a una comisaría en fechas próximas para aplicar el parche que solucione la vulnerabilidad.

Ministerio del Interior

Si usted contaba con un DNI electrónico expedido a partir de abril del 2015, este era vulnerable a los hackers, así que tampoco podrá hacer ninguna gestión a través de la Red con él, ya que el Gobierno ha desactivado la función del certificado electrónico.

Si queremos saber si nos encontramos entre los perjudicados o no, basta con mirar el campo IDESP (en los antiguos) o el Número de Soporte en los nuevos. Si ese número es mayor que ASG160.000, el DNIe no es seguro.

¿Dónde está el fallo?

Los DNIe expedidos en España utilizan un cifrado RSA-2048, un estándar de la industria que podemos encontrar en muchos dispositivos y aplicaciones, incluido el protocolo https con el que accedemos a muchas páginas web. Este sistema de cifrado funciona con dos llaves, una privada (que solo conoce el usuario) y otra pública conocida por todos.

Así que para autenticar un certificado electrónico, que contiene la llave pública del DNIe, el primer usuario lo cifra utilizando la clave pública del segundo, su propia clave privada y después, el otro usuario haciendo uso de su clave privada, descifra el mensaje.

Pero la vulnerabilidad encontrada permitía a un hacker informático adivinar o inferir las llaves privadas de un usuario analizando las llaves públicas, lo que se conoce como ataque ROCA. Si lo conseguía, podía presentarse en la Agencia Tributaria y acceder a todos nuestros datos fiscales o ir al portal del DNIe, entrar a todos los servicios como saber si tenemos una discapacidad, o entrar en la web de la Seguridad Social y ver ciertos datos médicos o nuestra vida laboral.

El estudio de los investigadores concluía que una de las librerías de código utilizadas por uno de los principales proveedores de chips inteligentes del mercado, Infineon, tenía un grave fallo de seguridad, que además afecta a muchos otros servicios digitales en teoría seguros hasta ahora, como los DNIe de los estonios, los eslovacos y de todas las empresas que utilicen las tarjetas inteligentes de la firma Gemalto, que también montan los chips de Infineon.

Por suerte (¡menuda paradoja!) a diferencia de otros países en España apenas se ha fomentado el uso del DNIe más allá de hacer la declaración de la Renta o pedir cita previa para su propia renovación. Así que todos tranquilos ¿O no?

Manuel Castelló (kasmangou)

Temas relacionados: Divulgación científica, Curiosidades De La Tecnología,  kasmangou. 

Reconocimientos y más información sobre la obra gráfica
ADVERTENCIA: En este foro, no se admitirán por ninguna razón el lenguaje soez y las descalificaciones de ningún tipo. Se valorará ante todo la buena educación y el rigor sobre el tema a tratar, así que nos enorgullece reconocer que rechazaremos cualquier comentario fuera de lugar.