Supercomputación en Japón

Japón opera varios centros de supercomputación que ostentan récords mundiales de velocidad, siendo la computadora K la más rápida del mundo desde junio de 2011 hasta junio de 2012, ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} y Fugaku manteniendo el liderazgo desde junio de 2020 hasta junio de 2022.

El rendimiento de la supercomputadora K fue impresionante, según el profesor Jack Dongarra, quien mantiene la lista TOP500 de supercomputadoras , y superó a sus siguientes 5 competidoras juntas. ^{[ 1 ]} El funcionamiento de la supercomputadora K costaba 10 millones de dólares al año. ^{[ 1 ]}

La incursión de Japón en la supercomputación comenzó a principios de la década de 1980. En 1982, el sistema de gráficos por computadora LINKS-1 de la Universidad de Osaka utilizaba una arquitectura de procesamiento masivamente paralelo , con 514 microprocesadores , incluyendo 257 procesadores de control Zilog Z8001 y 257 procesadores de punto flotante iAPX 86/20 (la combinación de un 8086 con una FPU 8087) . Se utilizaba principalmente para renderizar gráficos por computadora 3D realistas . ^{[ 4 ]} Sus diseñadores afirmaban que era la computadora más potente del mundo en 1984. ^{[ 5 ]}

La familia de supercomputadoras SX-3 fue desarrollada por NEC Corporation y anunciada en abril de 1989. ^{[ 6 ]} La SX-3/44R se convirtió en la supercomputadora más rápida del mundo en 1990. La supercomputadora Numerical Wind Tunnel de Fujitsu alcanzó el primer puesto en 1993. Excepto por la victoria de los Laboratorios Nacionales Sandia en junio de 1994, las supercomputadoras japonesas continuaron liderando las listas TOP500 hasta 1997. ^{[ 7 ]}

La supercomputadora K alcanzó el primer puesto siete años después de que Japón ostentara el título en 2004. ^{[ 1 ] [ 2 ]} La supercomputadora Earth Simulator de NEC , construida por NEC en la Agencia Japonesa para la Ciencia y Tecnología Marina-Terrestre (JAMSTEC), era la más rápida del mundo en ese momento. Utilizaba 5120 procesadores NEC SX-6i , generando un rendimiento de 28 293 540 MIPS ( millones de instrucciones por segundo). ^{[ 8 ]} También tenía un rendimiento máximo de 131 TFLOPS (131 billones de operaciones de punto flotante por segundo), utilizando chips de procesamiento vectorial propietarios. 

La supercomputadora K utilizaba más de 60 000 procesadores comerciales SPARC64 VIIIfx, alojados en más de 600 gabinetes. El hecho de que la supercomputadora K fuera más de 60 veces más rápida que el Earth Simulator, y que este último ocupara el puesto 68 a nivel mundial siete años después de haber sido el primero, demuestra tanto el rápido aumento del rendimiento en Japón como el crecimiento generalizado de la tecnología de supercomputación en todo el mundo.

El Centro GSIC del Instituto Tecnológico de Tokio alberga la supercomputadora Tsubame 2.0, que alcanza un pico de 2288 TFLOPS y en junio de 2011 ocupaba el quinto lugar a nivel mundial. ^{[ 9 ]} Fue desarrollada en el Instituto Tecnológico de Tokio en colaboración con NEC y HP , y cuenta con 1400 nodos que utilizan procesadores HP Proliant y NVIDIA Tesla. ^{[ 10 ]}

El RIKEN MDGRAPE-3, para simulaciones de dinámica molecular de proteínas, es una supercomputadora de petaescala de propósito especial ubicada en el Centro Avanzado de Computación y Comunicación de RIKEN en Wakō, Saitama , a las afueras de Tokio. Utiliza más de 4800 chips MDGRAPE-3 personalizados, así como procesadores Intel Xeon . ^{[ 11 ]} Sin embargo, dado que es una computadora de propósito especial, no puede aparecer en la lista TOP500 , que requiere la evaluación comparativa de Linpack .

El siguiente sistema importante es la supercomputadora PRIMERGY BX900 Fujitsu de la Agencia Japonesa de Energía Atómica . Es significativamente más lenta, alcanzando los 200 TFLOPS y ocupando el puesto 38 a nivel mundial en 2011. ^{[ 12 ] [ 13 ]} 

Históricamente, el sistema Gravity Pipe (GRAPE) para astrofísica en la Universidad de Tokio se distinguió no por su velocidad máxima de 64 Tflops, sino por su eficiencia en costos y energía, habiendo ganado el Premio Gordon Bell en 1999, a aproximadamente $7 por megaflops, utilizando elementos de procesamiento de propósito especial. ^{[ 14 ]}

DEGIMA es un clúster de computadoras altamente rentable y energéticamente eficiente ubicado en el Centro de Computación Avanzada de Nagasaki, Universidad de Nagasaki . Se utiliza para simulaciones jerárquicas de N cuerpos y tiene un rendimiento máximo de 111 TFLOPS con una eficiencia energética de 1376 MFLOPS/vatio. El costo total del hardware fue de aproximadamente US$500,000. ^{[ 15 ] [ 16 ]}

El Centro de Simulación Computacional , Centro Internacional de Investigación de Energía de Fusión del Enfoque Amplio del ITER ^{[ 17 ]} / Agencia Japonesa de Energía Atómica opera una  supercomputadora de 1,52 PFLOPS (actualmente operando a 442  TFLOPS) en Rokkasho, Aomori . El sistema, llamado Helios (Roku-chan en japonés), consta de 4410 blades de cálculo Groupe Bull bullx B510 y se utiliza para proyectos de simulación de fusión .

El Centro de Tecnología de la Información de la Universidad de Tokio en Kashiwa, Chiba , comenzó a operar Oakleaf-FX en abril de 2012. Esta supercomputadora es una Fujitsu PRIMEHPC FX10 (una versión comercial de la computadora K ) configurada con 4800 nodos de cómputo para un rendimiento máximo de 1,13  PFLOPS. Cada uno de los nodos de cómputo es un procesador SPARC64 IXfx conectado a otros nodos a través de una interconexión de malla/toro de seis dimensiones. ^{[ 18 ]}

En junio de 2012, la División de Predicción Numérica del Departamento de Pronósticos de la Agencia Meteorológica de Japón desplegó una supercomputadora Hitachi  SR16000/M1 de 847 TFLOPS , basada en el IBM Power 775 , en la Oficina de Operaciones de Sistemas Informáticos y el Centro de Satélites Meteorológicos en Kiyose, Tokio . ^{[ 19 ]} El sistema consta de dos SR16000/M1, cada una un clúster de 432 nodos lógicos. Cada nodo consta de cuatro procesadores IBM POWER7 de 3,83 GHz y 128 GB de memoria. El sistema se utiliza para ejecutar un modelo de pronóstico meteorológico local de alta resolución (2 km horizontalmente y 60 capas verticalmente, pronóstico de hasta 9 horas) cada hora.   

A partir de 2003, Japón utilizó la computación en malla en el proyecto National Research Grid Initiative (NAREGI) para desarrollar mallas escalables y de alto rendimiento sobre redes de muy alta velocidad como infraestructura computacional futura para la investigación científica y de ingeniería. ^{[ 20 ]}

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• El sitio GRAPE en la Universidad de Tokio