Brasil dos teraflops

Wander Mendes, do Inpe: o Tupã, número 29 na lista Top500, traz mais precisão aos estudos meteorológicos brasileiros

Cientistas brasileiros usam supercomputadores para pesquisar desde petróleo até mudanças climáticas

A descoberta de petróleo no pré-sal brasileiro dobrou a estimativa de reservas do país, que agora é de 35 bilhões de barris. Mas, até que esse petróleo chegue às bombas de gasolina, os engenheiros e geólogos da Petrobras têm de recorrer aos supercomputadores para resolver uma série de questões. Como retirar o petróleo encravado em rochas a 7 000 metros abaixo do nível do mar, sob 2 000 metros de sal, a 300 quilômetros da costa? Como deve ser a tubulação que levará o óleo ao navio? Qual será o resultado do impacto das ondas nas plataformas?

Para responder a essas perguntas, é preciso simular as condições existentes no oceano. Correntes marítimas, ondas, variações de temperatura e movimentos sísmicos devem ser previstos e levados em conta no projeto dos equipamentos. Por causa da enorme quantidade de variáveis envolvidas, essas simulações exigem cálculos pesadíssimos. Para processá-los, a Petrobras conta com um dos maiores supercomputadores do Brasil, o Galileu, instalado na Universidade Federal do Rio de Janeiro. A máquina faz parte da rede Galileu, formada por várias instituições de pesquisa que têm convênios com a Petrobras. O Galileu é baseado em módulos Sun Blade x6048. Fabricado pela Sun (agora Oracle), ele tem desempenho real de 65 teraflops, ou 65 trilhões de cálculos por segundo. É o número 116 na Top500 (www.top500.org), a lista dos mais poderosos computadores do mundo.

A Top500 é atualizada a cada seis meses. A cada revisão, novas máquinas entram na lista enquanto outras são eliminadas. "Mas os grandes saltos no poder de processamento normalmente se dão a cada três anos", diz Fabio Gandour, cientista-chefe da IBM Brasil. Na edição mais recente, liberada em novembro, o campeão da Top500 é o chinês Tianhe-1A, que alcançou a velocidade de 2,57 petaflops (quatrilhões de cálculos por segundo), superando o norte-americano Jaguar, que ficou na segunda posição. Fabricado pela Universidade Nacional de Tecnologia de Defesa (NUDT), o computador está instalado na cidade de Tianjin, na China, e está sendo utilizado para fazer cálculos científicos em diversas áreas.

Será que vai chover?

A capacidade das supermáquinas de realizar cálculos em grande velocidade é indispensável para determinadas pesquisas. "É difícil — ou mesmo inviável — estudar diretamente fenômenos como as explosões nucleares e os efeitos da radioterapia sobre as células. A supercomputação permite simular esses fenômenos por meio de cálculos matemáticos", diz Herberto Yamamura, presidente da NEC do Brasil. Pesquisas para o desenvolvimento de armas nucleares e de mísseis e para análise de clima foram as primeiras a se beneficiar da computação de alto desempenho. Em seguida, a medicina e vários ramos da engenharia também passaram a usar esse recurso. Hoje, além dessas áreas tradicionais, a gama de aplicações inclui petróleo, finanças, análise de solo, nanotecnologia e genética.

A meteorologia amplia seu poder de previsão à medida que as máquinas ganham desempenho. O Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe) adquiriu seu primeiro supercomputador, um NEC SX-3, em 1994. A máquina, de 3,2 gigaflops (bilhões de cálculos por segundo), foi a primeira da América Latina destinada a estudos do clima. Ela permitiu que o instituto passasse a prever a variação de temperatura e a precipitação ao longo de vários dias. Em 1998, ela foi substituída por uma NEC SX-4, de 16 gigaflops, o que permitiu elaborar estudos climáticos com abrangência de alguns meses.

Em 2002, com um NEC SX-6, de 768 gigaflops, o Inpe adicionou estudos de qualidade do ar às suas previsões. Também iniciou pesquisas sobre mudanças climáticas contemplando um período de 100 anos. O mais recente supercomputador do Inpe, o Tupã, é um Cray XT6 com capacidade nominal de 205 teraflops. Já está em operação em Cachoeira Paulista, São Paulo, onde fica o Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (Cptec) do Inpe. É capaz de fazer previsões mais precisas que as atuais.

Um dos modelos atmosféricos usados pelo Inpe, conhecido como global, simula a atmosfera em quadrados com 60 quilômetros de lado. Essa malha será refinada para 20 quilômetros. Outro modelo, o regional, tem resolução de 20 quilômetros. Com o novo computador, as previsões passarão a ser feitas para áreas com 5 quilômetros de lado. Numa cidade grande, será possível saber, por exemplo, que vai chover num bairro e fazer sol em outro. "Essa análise mais minuciosa tornará a previsão muito mais certeira", diz Wander Mendes, gerente operacional do serviço de supercomputação do Cptec. Embora o Tupã esteja fora do clube dos petaflops, o pessoal do Inpe diz que ele é um dos cinco maiores do mundo entre os usados para estudos meteorológicos.

Para Fábio Gandour, da IBM, a primeira coisa que se deve ter em mente ao pensar em supercomputadores é que são "animais selvagens". "Você pode esperar tudo de uma máquina com esse porte, menos previsibilidade e estabilidade. Um supercomputador processa volumes de dados gigantescos a velocidades monstruosas. Para cada tarefa, é preciso amaciá-lo, configurá-lo e azeitá-lo", diz. Do ponto de vista do hardware, o desafio é orquestrar para que a memória, a entrada e a saída de dados acompanhem a velocidade de processamento.

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Fonte: Info Notícias