12 supercomputadoras más rápidas del mundo | En 2021

Para la mayoría de nosotros, una computadora probablemente parece lo suficientemente rápida si puede ejecutar videos de 8K o la última versión de Far Cry en 60 fps sin disminuir la velocidad. Sin embargo, hay muchas tareas complicadas que requieren miles de millones de cálculos por segundo, algo que una computadora de escritorio con procesador i9 no puede hacer.

Ahí es donde las supercomputadoras resultan útiles. Ofrecen un alto nivel de rendimiento que permite a los gobiernos y las organizaciones resolver problemas que no serían posibles con las computadoras convencionales.

Las supercomputadoras actuales se crean teniendo en cuenta las cargas de trabajo de IA (inteligencia artificial). Además de la predicción del tiempo, la investigación climática, las simulaciones físicas y la exploración de petróleo y gas, las supercomputadoras ayudan a los científicos a descubrir materiales de construcción más resistentes y a estudiar las proteínas y los sistemas celulares de los seres humanos con un nivel de detalle extremo.

Por lo general, el rendimiento de la supercomputadora se mide en operaciones de punto flotante por segundo (FLOPS). En el campo de los cálculos científicos, FLOPS es una cifra más precisa que medir instrucciones por segundo.

¿Sabías que la primera supercomputadora, la Computadora de Investigación Atómica Livermore, fue construida para el Centro de Investigación y Desarrollo de la Marina de los EE. UU. En 1960?

Para mostrarle lo lejos que hemos llegado desde entonces, hemos seleccionado una lista detallada de las supercomputadoras más rápidas del mundo. Todos son sistemas informáticos no distribuidos que se ejecutan en Linux.

12. Secuoya

Velocidad: 17.1 petaFLOPS
Núcleos: 1,572,864

Proveedor: IBM
Ubicación: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, Estados Unidos

Sequoia utiliza los servidores BlueGene / Q de IBM para ofrecer un rendimiento máximo teórico de 20 petaFLOPS. Tiene un 123% más de núcleos y un 37% más de eficiencia energética que su computadora predecesora K.

Aunque la máquina se utiliza principalmente para la simulación de armas nucleares, también está disponible para muchos fines científicos, como el cambio climático y el análisis del genoma humano. También ha demostrado su gran escalabilidad con una simulación en 3D de la electrofisiología del corazón humano.

11. PANGEA III

Crédito:Total S.A.

Velocidad: 17,8 petaFLOPS
Núcleos: 291 024

Proveedor: IBM
Ubicación: Centro de investigación científica y técnica CSTJF en Pau, Francia

Pangea III se basa en la arquitectura de alto rendimiento optimizada para IA de IBM. IBM y NVIDIA trabajaron juntos para construir la única conexión NVLink de CPU a GPU de la industria, que permite un ancho de banda de memoria 5 veces más rápido entre la CPU IBM POWER9 y las GPU NVIDIA Tesla V100 Tensor Core que los sistemas convencionales basados ​​en x86.

La arquitectura no solo mejora el rendimiento informático, sino que también mejora la eficiencia energética. El nuevo sistema utiliza menos del 10% del consumo de energía por petaFLOP como su predecesor, Pangea I y II.

Pangea III tiene varias aplicaciones, especialmente en tres campos diferentes:exploración y desarrollo de imágenes sísmicas, modelos de desarrollo y producción, y valoración y selectividad de activos.

10. Lassen

Velocidad: 18.2 petaFLOPS
Núcleos: 288 288

Proveedor: IBM
Ubicación: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, Estados Unidos

Lassen está diseñado para simulación y análisis sin clasificar. Se instala en el mismo laboratorio y utiliza los mismos componentes de construcción que Sierra (la supercomputadora número 2 más rápida).

Aunque Sierra es un sistema grande, Lassen tiene un tamaño decente por derecho propio:es exactamente 1/6 del tamaño de su hermano mayor. El sistema Lassen está contenido en 40 estantes, mientras que Sierra acapara 240 estantes.

Los procesadores IBM Power9 y los 253 terabytes de memoria principal ayudan a Lassen a lograr un rendimiento adicional de 23 petaFLOPS.

9. SuperMUC-NG

Velocidad: 19.4 petaFLOPS
Núcleos: 305 856

Proveedor: Lenovo
Ubicación: Centro de supercomputación de Leibniz, Alemania

SuperMUC-NG cuenta con 6400 nodos informáticos Lenovo ThinkSystem SD650 refrigerados por agua directa con más de 700 terabytes de memoria principal y 70 petabytes de almacenamiento en disco.

Está conectado a potentes sistemas de visualización que contienen un gran powerwall estereoscópico 4K y un entorno de realidad virtual artificial CAVE de 5 lados.

La supercomputadora sirve a científicos europeos de muchos campos, incluido el análisis del genoma, la dinámica de fluidos, la cromodinámica cuántica, las ciencias de la vida, la medicina y la astrofísica.

8. Infraestructura de nube de puente de inteligencia artificial

Crédito:ABCI

Velocidad: 19,8 petaFLOPS
Núcleos: 391,680

Proveedor: Fujitsu
Ubicación: Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industriales Avanzadas, Japón

Esta es la primera infraestructura informática de IA abierta a gran escala del mundo que ofrece 32.577 petaFLOPS de máximo rendimiento. Tiene un total de 1088 nodos, cada uno con 2 procesadores escalables Intel Xenon Gold, 4 GPU NVIDIA Tesla V100, 2 HCA InfiniBand EDR y 1 SSD NVMe.

Fujitsu Limited afirma que la supercomputadora puede alcanzar 20 veces la densidad térmica de los centros de datos convencionales y una capacidad de enfriamiento de 70 kW en rack mediante el uso de agua caliente y refrigeración por aire.

7. Trinidad

Velocidad: 21.2 petaFLOPS
Núcleos: 979,072

Proveedor: Cray
Ubicación: Laboratorio Nacional de Los Alamos, Estados Unidos

Trinity está diseñado para proporcionar una capacidad computacional extraordinaria para la empresa de seguridad nuclear NNSA. Su objetivo es mejorar la fidelidad geométrica y física en el código de simulación de armas nucleares, al tiempo que garantiza que el arsenal nuclear sea seguro y eficaz.

La supercomputadora se desarrolló en dos etapas:la primera etapa incorporó el procesador Intel Xeon Haswell y la segunda etapa incluyó un aumento sustancial del rendimiento utilizando el procesador de aterrizaje Intel Xeon Phi Knights. Puede ofrecer un rendimiento máximo total de más de 41 petaFLOPS.

6. Piz Daint

Velocidad: 21.2 petaFLOPS
Núcleos: 387,872

Proveedor: Cray
Ubicación: Centro Nacional de Supercomputación de Suiza, Suiza

Esta supercomputadora, que lleva el nombre de la montaña Piz Daint en los Alpes suizos, funciona con un microprocesador Intel Xeon E5-26xx y NVIDIA Tesla P100.

Piz Daint utiliza el "modo de búfer de ráfaga" de DataWarp para aumentar el ancho de banda efectivo hacia y desde los dispositivos de almacenamiento. Esto acelera las tasas de entrada / salida de datos, lo que facilita el análisis de millones de archivos pequeños y no estructurados.

Además de sus tareas diarias, puede manejar el análisis de datos de algunos de los proyectos más intensivos en datos del mundo, como los datos recopilados de experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones.

Leer:¿Qué es un acelerador de partículas?

5. Frontera

Una vista entre dos filas de servidores Frontera | Crédito:TACC

Velocidad: 23.5 petaFLOPS
Núcleos: 448,448

Proveedor: Dell EMC
Ubicación: Centro de Computación Avanzada de Texas, Estados Unidos

Frontera abre nuevas posibilidades en ingeniería e investigación al proporcionar amplios recursos computacionales que facilitan a los científicos abordar muchos desafíos complejos en una amplia gama de dominios.

Frontera cuenta con dos subsistemas de computación:el primero se enfoca en el desempeño de doble precisión mientras que el segundo se enfoca en la computación de memoria de flujo de precisión simple. También tiene interfaces en la nube y múltiples nodos de aplicaciones para alojar servidores virtuales.

4. Tianhe-2A

Tianhe-2 en el Centro Nacional de Supercomputación en Guangzhou

Velocidad: 61,4 petaFLOPS
Núcleos: 4.981.760

Proveedor: NUDT
Ubicación: Centro Nacional de Supercomputación en Guangzhou, China

Con más de 16.000 nodos informáticos, Tianhe-2A representa la instalación más grande del mundo de procesadores Intel Ivy Bridge y Xeon Phi. Si bien cada nodo tiene 88 gigabytes de memoria, la memoria total (CPU + coprocesador) es de 1375 tebibytes.

China gastó 2.400 millones de yuanes (390 millones de dólares) en la construcción de esta supercomputadora. Ahora se usa principalmente en simulaciones, análisis y aplicaciones de seguridad gubernamental.

3. Sunway TaihuLight

Velocidad: 93 petaFLOPS
Núcleos: 10,649,600

Proveedor: NRCPC
Ubicación: Centro Nacional de Supercomputación en Wuxi, China

La potencia informática de TaihuLight proviene de una CPU SW26010 de varios núcleos de cosecha propia que incluye elementos de procesamiento informático y elementos de procesamiento de gestión.

Un solo SW26010 proporciona un rendimiento máximo de más de 3 teraFLOPS, gracias a sus 260 elementos de procesamiento (integrados en una CPU). Cada elemento de procesamiento informático tiene una memoria de bloc de notas que sirve como caché controlada por el usuario, lo que reduce significativamente el cuello de botella de la memoria en la mayoría de las aplicaciones.

Además de las ciencias de la vida y la investigación farmacéutica, TaihuLight se ha utilizado para simular el universo con 10 billones de partículas digitales. Sin embargo, China está tratando de lograr mucho más:el país ya ha declarado su objetivo de ser el líder en IA para 2030.

2. Sierra

Crédito de la imagen:Wikimedia

Velocidad: 94.6 petaFLOPS
Núcleos: 1,572,480

Proveedor: IBM
Ubicación: Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, Estados Unidos

Sierra ofrece hasta 6 veces el rendimiento sostenido y 7 veces el rendimiento de la carga de trabajo de su predecesor Sequoia. Combina dos tipos de chips de procesador:los procesadores Power 9 de IBM y las GPU Volta de NVIDIA.

Sierra está diseñado específicamente para evaluar el rendimiento de los sistemas de armas nucleares. Se utiliza para aplicaciones predictivas en la administración de arsenales, el programa estadounidense de pruebas de confiabilidad y mantenimiento de armas nucleares sin ninguna prueba nuclear.

Leer:¿Qué es la unidad de procesamiento de tensor (TPU)? ¿En qué se diferencia de la GPU?

1. Cumbre

Crédito de la imagen:ORNL

Velocidad: 148.6 petaFLOPS
Núcleos: 2,414,592

Proveedor: IBM
Ubicación: Laboratorio Nacional Oak Ridge, Estados Unidos

Summit puede entregar 200 petaFLOPS en el pico. Esto equivale a 200 billones de operaciones de punto flotante por segundo.

También es la tercera supercomputadora con mayor eficiencia energética del mundo, con una eficiencia energética registrada de 14,66 gigaFLOPS por vatio.

Los más de 4.600 servidores de Summit, que ocupan el tamaño de dos canchas de baloncesto, albergan más de 9.200 procesadores IBM Power9 y más de 27.600 GPU NVIDIA Tesla V100. El sistema está conectado por 185 millas de cable de fibra óptica y consume suficiente energía para hacer funcionar 8.100 hogares

En 2018, Summit se convirtió en la primera supercomputadora en romper la barrera de la exaescala. Al analizar los datos genómicos, alcanzó un rendimiento máximo de 1,88 exaops, que es casi 2 mil millones de cálculos por segundo.

Estados Unidos tiene como objetivo desarrollar un ecosistema informático de exaescala totalmente capaz para estudios científicos para el próximo año, y Summit es un paso hacia eso.

1. Fugaku

Velocidad: 442 petaFLOPS
Núcleos: 7,630,848

Proveedor: Fujitsu
Ubicación: Centro RIKEN de Ciencias Computacionales, Japón

Con un rendimiento máximo teórico de 537 petaFLOP, Fugaku es la supercomputadora más rápida del mundo. También es la primera supercomputadora de primer nivel que funciona con procesadores ARM.

Según el punto de referencia HPCG, el rendimiento de Fugaku supera el rendimiento combinado de las siguientes cuatro supercomputadoras más importantes del mundo.

Es un gran logro para el gobierno japonés, pero diseñar un sistema tan poderoso no fue barato. Desde 2014, el gobierno ha gastado alrededor de $ 1 mil millones en I + D, adquisiciones y desarrollo de aplicaciones del proyecto.

Fugaku se ejecuta en dos sistemas operativos uno al lado del otro:Linux y un "SO ligero de varios núcleos" llamado IHK / McKernel. Linux maneja servicios compatibles con la Interfaz de sistema operativo portátil (POSIX), mientras que McKernel ejecuta simulaciones de alto rendimiento.

Está diseñado para abordar problemas sociales y científicos de alta prioridad, como la previsión meteorológica, el desarrollo de energías limpias, el descubrimiento de fármacos, la medicina personalizada y la exploración de las leyes de la mecánica cuántica.

Leer:18 datos más interesantes sobre las computadoras cuánticas

Preguntas frecuentes

¿Qué software ejecutan las supercomputadoras?

Casi todas las supercomputadoras modernas utilizan el sistema operativo Linux. La razón principal de esto es la naturaleza de código abierto de Linux.

Dado que las supercomputadoras están diseñadas para fines específicos, requieren un sistema operativo personalizado optimizado para esos requisitos específicos. Resulta que desarrollar y mantener sistemas operativos propietarios cerrados es un proceso muy costoso y que requiere mucho tiempo.

Linux, por otro lado, es gratuito, confiable y fácil de personalizar. Los desarrolladores pueden configurar o crear versiones independientes de Linux para cada una de las supercomputadoras.

Leer:Linus Torvalds:El hombre que creó el kernel de Linux

¿Quién usa una supercomputadora?

Las supercomputadoras son utilizadas principalmente por científicos e investigadores para realizar tareas computacionalmente intensivas en varios campos, incluido

• Investigación aerodinámica y pronóstico del tiempo
• Probando la fuerza del cifrado
• Simulación de dinámica molecular
• Finanzas e investigación de mercado
• Simulaciones de pruebas nucleares en 3D
• Descubrimiento de fármacos
• Investigación espacial

¿Qué país tiene más supercomputadoras?

En 2021, China tiene 188 de las 500 supercomputadoras de mejor rendimiento del mundo. Estados Unidos tiene 122 y Japón 34 supercomputadoras. Juntos, los dos países principales representan el 62% de las supercomputadoras más potentes del mundo.

Leer:13 mejores libros de informática para leer

¿Cuál es el futuro de las supercomputadoras?

Según el informe de Technavio, el mercado global de supercomputadoras crecerá en $ 12.5 mil millones entre 2021 y 2025, progresando a una tasa compuesta anual del 20% durante el período de pronóstico.

El uso cada vez mayor de inteligencia artificial, aprendizaje automático y tecnología en la nube es la razón principal detrás de este crecimiento. La necesidad de modelos altamente sofisticados para lidiar con problemas complejos de física, química y ambientales puede acelerar aún más el crecimiento.

Con todo, con el aumento de aplicaciones sofisticadas en un futuro próximo, la demanda de supercomputadoras aumentará en consecuencia. Se espera que las entidades gubernamentales sean los usuarios finales que generen mayores ingresos.