Las 8 supercomputadoras más potentes del mundo

Estamos acostumbrados a ver computadoras poderosas en la ciencia ficción capaces de procesar cantidades masivas de datos en cuestión de segundos, máquinas tan avanzadas que hacen que las computadoras personales modernas parezcan juguetes en comparación.

Una supercomputadora es una computadora que funciona en o cerca de la tasa operativa más alta para las computadoras.

Tradicionalmente, las supercomputadoras se han utilizado para aplicaciones científicas y de ingeniería que deben manejar bases de datos masivas, hacer una gran cantidad de cómputo o ambas cosas. Los avances como los procesadores multinúcleo y las unidades de procesamiento de gráficos de propósito general han permitido máquinas poderosas que podrían llamarse supercomputadoras de escritorio o supercomputadoras GPU.

Por definición, una supercomputadora es excepcional en términos de rendimiento. En cualquier momento, hay algunas supercomputadoras muy publicitadas que funcionan a velocidades extremadamente altas en relación con todas las demás computadoras. El término supercomputadora a veces se aplica a computadoras mucho más lentas, pero aún impresionantemente rápidas.

Pero desconocido para muchos, las supercomputadoras de hoy en día ya son tan poderosas que borran la línea entre la ciencia ficción y la realidad casi todos los años. En esta lista, echemos un vistazo a las ocho supercomputadoras más poderosas del mundo.

Cómo se clasifican las supercomputadoras

Antes de comenzar a clasificar las supercomputadoras, primero debemos ver cómo se miden. Las computadoras más antiguas solían medirse en una escala bastante modesta llamada IPS (instrucciones por segundo), pero las supercomputadoras modernas se miden en FLOPS (operaciones de coma flotante por segundo).

Siéntase libre de recordar qué es una supercomputadora si desea más contexto para una mejor comprensión antes de comenzar esta lista. Enumeraremos las supercomputadoras en orden descendente, es decir, de la más poderosa a la menos poderosa.

1. Frontier (Estados Unidos)

Frontier fue construido en 2022 por la multinacional estadounidense de tecnología de la información Hewlett Packard Enterprise en colaboración con su subsidiaria Cray. Es la primera supercomputadora a exaescala del mundo, lo que significa que puede realizar al menos un quintillón (10^18) de cálculos por segundo.

Frontier tiene un total de 8.730.112 núcleos y obtiene una puntuación de 1,1 EFLOPS (o exaflops) en las pruebas comparativas de Linpack. Se basa en la última arquitectura HPE Cray EX235a y utiliza una combinación de CPU 7A53s de 64 núcleos y 2 GHz de tercera generación de AMD y GPU MI250X.

Frontier es también la supercomputadora más eficiente del mundo, con una clasificación de eficiencia energética de 52,23 gigaflops/vatio. Cada uno de sus 74 gabinetes de computación pesa alrededor de 8,000 libras (~3.63 toneladas), y el sistema completo cuesta la friolera de $600 millones en total.

2. Fugaku (Japón)

Fugaku fue construido en 2020 por el gigante japonés de TI Fujitsu como sucesor de la computadora K más antigua de la compañía construida en 2011. Fue diseñado para resolver los problemas más grandes del mundo, especialmente para frenar el cambio climático.

Fugaku era la supercomputadora más rápida del mundo antes de que Frontier la destronara en mayo de 2022. Tiene un total de 7 630 848 núcleos y una puntuación impresionante de 442 PFLOPS (o petaflops), lo que significa que puede hacer 442 cuatrillones de cálculos por segundo.

Se ejecuta en el procesador A64FX de 48 núcleos a 2,2 GHz de Fujitsu y tiene una clasificación de eficiencia energética de solo 14,78 gigaflops/vatio, lo que lo hace bastante ineficiente según los estándares actuales. El sistema costó más de mil millones de dólares y cada uno de sus gabinetes pesa 1,6 toneladas, lo que hace un total de ~700 toneladas.

3. LUMI (Finlandia)

LUMI (Infraestructura moderna unificada grande) fue construida en 2022 por HPE y está ubicada en Finlandia, lo que la convierte en la supercomputadora más rápida de Europa. LUMI tiene un total de 1.110.144 núcleos y registra una velocidad de 151,9 PFLOPS.

LUMI se ejecuta en el mismo procesador que Frontier y tiene una clasificación de eficiencia energética de 51,63 gigaflops/vatio, lo que la convierte en la segunda supercomputadora más eficiente del mundo.

4. Summit (Estados Unidos)

Summit fue construido en 2018 por IBM para realizar investigaciones científicas. Está ubicado en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en los EE. UU., es decir, el mismo sitio que Frontier. Summit tiene un total de 2.414.592 núcleos y una puntuación de 148,6 PFLOPS.

Summit se ejecuta en las CPU POWER9 de 22 núcleos a 3,07 GHz de IBM y las GPU Nvidia Tesla V100 y tiene una clasificación de eficiencia energética de 14,72 gigaflops/vatio, similar a Fugaku.

5. Sierra (Estados Unidos)

Sierra se construyó en 2018 y es muy similar a Summit, ya que ambas supercomputadoras usan la misma arquitectura de CPU IBM POWER9 de 22 núcleos y GPU Nvidia Tesla V100. Sin embargo, mientras que Summit se creó para la investigación científica, Sierra se creó para ejecutar simulaciones para probar y mantener las armas nucleares de los Estados Unidos.

Mediante la ejecución de simulaciones de armas nucleares, la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA) de los EE. UU. puede comprobar la eficacia de sus armas nucleares sin pruebas físicas, lo que ayuda a ahorrar costes. Sierra tiene un total de 1.572.480 núcleos y una puntuación de 94,64 PFLOPS y tiene una eficiencia energética de 12,72 gigaflops/vatio.

6. Sunway Taihu Light (China)

Sexto en la lista, encontramos nuestra primera supercomputadora china, Sunway TaihuLight. Fue construido en 2016 para varios propósitos, como el pronóstico del tiempo, la investigación farmacéutica, la investigación en ciencias de la vida y más.

Sunway TaihuLight tiene un total de 10 649 600 núcleos de CPU y una puntuación de 93,01 PFLOPS. Se ejecuta en el procesador Sunway SW26010 de 260 núcleos a 1,45 GHz y tiene una clasificación de eficiencia energética de solo 6,05 gigaflops/vatio, lo que la convierte en la supercomputadora más ineficiente de esta lista.

7. Perlmutter (Estados Unidos)

Construida en 2021 por HPE, Perlmutter es la séptima supercomputadora más poderosa del mundo, nombrada en honor al ganador del Premio Nobel Saul Perlmutter. Al igual que Sunway TaihuLight, se hizo para varios propósitos, incluidas simulaciones de fusión nuclear, proyecciones climáticas, investigación biológica y de materiales y cosmología computacional.

Actualmente se encuentra en el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética (NERSC) y es utilizado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos. Perlmutter utiliza CPU AMD 7763 de 64 núcleos a 2,45 GHz y GPU Nvidia A100 y tiene un total de 761 856 núcleos y registra una velocidad de 70,87 PFLOPS, y tiene una clasificación de eficiencia energética de 27,37 gigaflops/vatio.

8. Selene (Estados Unidos)

Selene fue construida en 2020 por Nvidia y lleva el nombre de la diosa griega de la luna. Su propósito más destacado se realizó en 2020 cuando el laboratorio nacional de investigación Argonne National Laboratory, con sede en Illinois, lo utilizó para estudiar el coronavirus y una posible cura. Selene también se utiliza para entrenar el modelo de procesamiento de lenguaje natural BERT de Google.

Selene tiene un total de 555.520 núcleos y una puntuación de 63,46 PFLOPS en los puntos de referencia. Se basa en la arquitectura de referencia NVIDIA DGX SuperPOD y se ejecuta en procesadores AMD 7742 de 64 núcleos a 2,25 GHz. Tiene una clasificación de eficiencia energética de 24 gigaflops/vatio.

Las supercomputadoras no son ciencia ficción, ya están aquí

Es realmente alucinante ver cuán poderosas son las supercomputadoras. El trabajo que a los humanos les tomaría varios años realizar y a las computadoras personales regulares semanas, las supercomputadoras pueden hacerlo en unos pocos segundos. No pasará mucho tiempo hasta que Frontier sea superado por otra supercomputadora más rápida y eficiente.

Las computadoras portátiles, las PC y las consolas de juegos modernas ya se pueden clasificar como supercomputadoras, pero no están a la altura de lo mejor que hemos creado. Afortunadamente, como es la naturaleza de la tecnología, continuará reduciéndose y eventualmente terminará en nuestros dispositivos personales, ayudándonos a ampliar nuestro conocimiento y crear nuevas industrias masivas, listas para que las moldeemos.

¿Cómo funcionan las supercomputadoras?

Las arquitecturas de supercomputadoras se componen de múltiples unidades centrales de procesamiento (CPU). Estas CPU tienen grupos compuestos por nodos de cómputo y memoria. Las supercomputadoras pueden contener miles de nodos que usan procesamiento paralelo para comunicarse entre sí para resolver problemas.

Las supercomputadoras más grandes y poderosas son múltiples computadoras paralelas que realizan procesamiento paralelo. Hay dos enfoques de procesamiento paralelo: multiprocesamiento simétrico y procesamiento paralelo masivo. En algunos casos, las supercomputadoras están distribuidas, lo que significa que extraen energía de muchas PC individuales en diferentes ubicaciones en lugar de alojar todas las CPU en una sola ubicación.

La velocidad de procesamiento de la supercomputadora se mide en cuatrillones de operaciones de coma flotante por segundo, también conocidas como petaflops o PFLOPS.

Diferencias entre computadoras de propósito general y supercomputadoras

Las supercomputadoras son computadoras de propósito general que funcionan a la tasa operativa más alta o al máximo rendimiento para las computadoras. La potencia de procesamiento es la principal diferencia entre las supercomputadoras y los sistemas informáticos de uso general. Una supercomputadora puede realizar 100 PFLOPS. Una computadora típica de propósito general solo puede realizar cientos de gigaflops a decenas de teraflops.

Las supercomputadoras consumen mucha energía. Como resultado, generan tanto calor que necesitan almacenarse en sistemas de refrigeración.

Tanto las supercomputadoras como las computadoras de propósito general se diferencian de las computadoras cuánticas, que operan en base a los principios de la física cuántica.

¿Para qué sirven las supercomputadoras?

Las supercomputadoras realizan cálculos intensivos en recursos que las computadoras de propósito general no pueden manejar. A menudo ejecutan aplicaciones de ingeniería y ciencias computacionales, como las siguientes:

• Pronóstico del tiempo para predecir el impacto de tormentas e inundaciones extremas
• Exploración de petróleo y gas para recopilar grandes cantidades de datos sísmicos geofísicos para ayudar a encontrar y desarrollar reservas de petróleo
• Modelado molecular para calcular y analizar las estructuras y propiedades de compuestos químicos y cristales
• Simulaciones físicas como el modelado de supernovas y el nacimiento del universo
• Aerodinámica, como diseñar un automóvil con el coeficiente de resistencia al aire más bajo
• Investigación de fusión nuclear para construir un reactor de fusión nuclear que obtenga energía a partir de reacciones de plasma
• Investigación médica para desarrollar nuevos medicamentos contra el cáncer, comprender los factores genéticos que contribuyen a la adicción a los opioides y encontrar tratamientos para el COVID-19
• Identificación de materiales de próxima generación para encontrar nuevos materiales para la fabricación 
• Criptoanálisis para analizar texto cifrado, cifrados y criptosistemas para comprender cómo funcionan e identificar formas de vencerlos.

Como cualquier computadora, las supercomputadoras se utilizan para simular la realidad pero a mayor escala. Algunas de las funciones de una supercomputadora también se pueden llevar a cabo con la computación en la nube. Al igual que las supercomputadoras, la computación en la nube combina la potencia de múltiples procesadores para lograr una potencia que es imposible en una PC.