Supercomputadores Earth Simulator

O Earth Simulator (ES) é uma série de supercomputadores de alto desempenho implantados no Instituto de Ciências da Terra da Agência Japonesa para Ciência e Tecnologia Marinha-Terrestre (JAMSTEC), em Yokohama. Estes sistemas foram projetados especificamente para executar modelos climáticos globais complexos, permitindo a avaliação dos efeitos do aquecimento global e a análise de problemas em geofísica da Terra sólida.

Primeira Geração do Earth Simulator

A primeira geração do Earth Simulator foi fruto de uma iniciativa do governo japonês denominada "Earth Simulator Project". Desenvolvido em 1997 para atender às necessidades da Agência de Exploração Aeroespacial do Japão (JAXA), do Instituto de Pesquisa de Energia Atômica do Japão e da JAMSTEC, a construção do sistema iniciou-se em outubro de 1999, com a inauguração oficial ocorrendo em 11 de março de 2002.

Construído pela NEC com base na arquitetura SX-6, o sistema era um supercomputador vetorial altamente paralelo. Suas especificações técnicas incluíam:

• Processadores: 5.120 processadores (distribuídos em 640 nós, com oito processadores vetoriais por nó).
• Memória: 10 terabytes de memória total (16 GB por nó).
• Armazenamento: 700 terabytes de armazenamento em disco e 1,6 petabytes de armazenamento em massa via unidades de fita.
• Consumo: Cada gabinete (que abrigava dois nós) consumia aproximadamente 20 kW de energia.

O sistema foi capaz de realizar simulações holísticas do clima global, abrangendo a atmosfera e os oceanos com uma resolução de 10 km. No benchmark LINPACK, atingiu 35,86 TFLOPS, superando em quase cinco vezes a performance do anterior recordista, o ASCI White. O Earth Simulator manteve o título de supercomputador mais rápido do mundo entre 2002 e 2004, sendo superado pelo protótipo Blue Gene/L da IBM em 29 de setembro de 2004.

Segunda Geração: Earth Simulator 2 (ES2)

Em março de 2009, o sistema original foi substituído pelo Earth Simulator 2 (ES2). Baseado no sistema NEC SX-9/E, o ES2 possuía um quarto do número de nós da primeira geração, porém cada nó apresentava um desempenho 12,8 vezes superior (devido a um aumento de 3,2 vezes na velocidade do clock e quatro vezes mais recursos de processamento por nó).

O ES2 atingiu um desempenho de pico de 131 TFLOPS e uma performance LINPACK entregue de 122,4 TFLOPS, sendo considerado, na época, o supercomputador mais eficiente do mundo. Em novembro de 2010, a NEC anunciou que o ES2 liderou o Global FFT, uma das métricas dos HPC Challenge Awards, com 11,876 TFLOPS.

Terceira Geração: Earth Simulator 3 (ES3)

O Earth Simulator 3 (ES3) entrou em operação em março de 2015, substituindo o ES2. Este sistema utiliza a arquitetura NEC SX-ACE e conta com 5.120 nós, alcançando um desempenho de 1,3 PFLOPS.

Entre 2017 e 2018, o ES3 operou simultaneamente ao Gyoukou, um supercomputador experimental equipado com resfriamento por imersão, capaz de atingir até 19 PFLOPS.

Quarta Geração: Earth Simulator 4 (ES4)

A quarta geração, o Earth Simulator 4 (ES4), representa uma mudança na arquitetura de processamento. O sistema utiliza processadores AMD EPYC, complementados por aceleração via NEC SX-Aurora TSUBASA Vector Engine e GPUs NVIDIA Ampere A100, combinando a computação vetorial tradicional com a aceleração por GPU para lidar com volumes massivos de dados climáticos.