Tecnologia a Serviço da Vida

Olá leitor!

Segue abaixo uma matéria publicada na Revista Espaço Brasileiro (Abr, Maio e Jun de 2011), destacando com mais detalhes o Tupã, ou seja, o novo supercomputador do INPE adquirido recentemente.

Duda Falcão

INPE

Tecnologia a Serviço da Vida

INPE apresenta supercomputador capaz de fazer

com mais agilidade e precisão a previsão do tempo

Leandro Duarte

Tupã, o supercomputador do INPE

Para auxiliar a previsão de eventos climáticos extremos como as chuvas intensas que ocorreram no País no mês de janeiro o Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) apresentou ao Brasil no dia 28 de dezembro de 2010, sua mais nova aquisição – o supercomputador Tupã (Deus, em Tupi-Guarani). A máquina de última geração é capaz de fazer com mais agilidade e precisão a previsão do tempo. O supercomputador está em fase de testes e deve começar a funcionar por completo em abril.

Supercomputador é uma máquina com altíssima velocidade de processamento e grande capacidade de memória. Tem aplicação em áreas de pesquisa em que grande quantidade de processamento se faz necessária, como pesquisas científicas, químicas e na medicina. Supercomputadores são usados para cálculos muito complexos e tarefas intensivas, como problemas envolvendo física quântica, mecânica e meteorologia, pesquisa de clima, modelagem molecular (computação nas estruturas e propriedade de compostos químicos, macromoléculas biológicas, polímeros e cristais) e simulações físicas, como simulação de aviões em tuneis de vento e investigação sobre a fusão nuclear.

O Tupã, um modelo XT6 da empresa de supercomputação americana Cray, custou R$ 50 milhões. Foi adquirido com recursos providos pelo ministério de Ciência e Tecnologia (MCT) e pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP). Com o supercomputador será possível antever mudanças de tempo como chuvas intensas, secas, geadas e ondas de calor, o que permitirá ao INPE gerar previsões de tempo com maior prazo de antecedência e de melhor qualidade, ampliando o detalhamento da área pesquisada para 5 kM na América do Sul e 20 kM para todo o globo. Com esta capacidade de processamento de dados muito maior, é possível prever o tempo numa escala pequena, porém mais precisa. As previsões ambientais e de qualidade do ar também poderão gerar prognósticos mais eficientes com até seis dias de antecedência. Na opinião do gerente operacional da Supercomputação do INPE, Wanderley Mendes, o trabalho realizado pelo computador será efetivo para a sociedade e tomadores de decisão. “Ao ter a capacidade de antever com mais rapidez os fenômenos naturais, será possível adotar uma estratégia para que se possa diminuir consideravelmente o número de tragédias que estão acontecendo anualmente no Brasil”, afirma Wanderley.

Com o tempo de vida útil estimado em seis anos o preço do Tupã, a princípio, pode ser considerado alto. Entretanto, segundo o pesquisador do Centro de Previsões de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (CPTEC/INPE), Marcelo Seluchi, o seu custo benefício é inestimável. “A aquisição do supercomputador pode significar muito dinheiro economizado em setores significativos, como a agricultura. Isso sem falar no valor incalculável de poder salvar vidas”, enfatiza Seluchi.

O supercomputador será fundamental, também, para o desenvolvimento e implementação do Modelo Brasileiro do Sistema Climático Global, que incorporará todos os elementos do Sistema Terrestre (atmosfera, oceanos, criosfera, vegetação, ciclos biogeoquímicos, etc), suas interações e suas perturbações por ações antropogênicas, como, por exemplo, emissões de gases de efeito estufa e mudanças na vegetação.

O Tupã é, hoje, o 29º maior supercomputador do mundo em temos de velocidade de processamento (capaz de realizar 258 trilhões de cálculos por segundo) de acordo com classificação da TOP500 (organização internacional responsável por listar os computadores de alto desempenho). Se forem considerados apenas os computadores dedicados à previsão de tempo, é o terceiro maior. O Tupã é, ainda, o oitavo no que diz respeito a estudos de mudanças climáticas e o maior do Hemisfério Sul. Para Wanderley Mendes, “o Brasil nunca esteve antes tão bem posicionado em termos de capacidade de processamento de dados meteorológicos”.

Essa classificação coloca o Brasil entre os países aptos a gerar cenários climáticos futuros que apoiarão o quinto relatório do IPCC (sigla em inglês para Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas), da Organização das Nações Unidas (ONU). É o IPCC que avalia as conseqüências do aquecimento global. Inicialmente, o sistema será acessado pelo INPE, pelo Programa de Pesquisa em Mudanças Climáticas Globais e pela Rede Brasileira de Pesquisas sobre Mudanças Globais (Rede Clima da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo). Os resultados dos produtos gerados pelo INPE serão disponibilizados no site da instituição.

O Tupã está sendo utilizado em fase de testes. Contudo, alguns resultados já foram produzidos em caráter experimental com alta precisão como, por exemplo, na comparação quantitativa da evolução da chuva na região serrana do Rio de Janeiro.

10 Supercomputadores Mais Rápidos da TOP500

N. Modelo - Desp. Teórico Max. - Desp. Max. Real - Fabricante - País

Tianhe 1A ------ 4,7 PetaFlops ------ 2,5 PetaFlops ----- NUDT ----- China

Jaguar ---------- 2,4 PetaFlops ------- 1,7 Petaflops ----- Cray ------- EUA

Nebulae ------- 2,9 PetaFlops ------- 1,2 Petaflops ----- Dawning -- China

Tsubame 2.0 -- 2,28 PetaFlops ----- 1,1 PetaFlops ----- NEC/HP -- Japão

Hopper -------- 1,28 PetaFlops ------ 1,05 PetaFlops --- Cray ------- EUA

Tera 100 ------- 1,25 PetaFlops ----- 1,05 PetaFlops ---- Bull SA ---- França

Roadrunner --- 1,37 PetaFlops ----- 1,04 PetaFlops ---- IBM ------- EUA

Kraken --------- 0,83 PetaFlops ----- 1,02 PetaFlops ---- Cray ------- EUA

Jugene --------- 0,82 PetaFlops ----- 1,0 PetaFlops ----- IBM -------- ALE

Cielo ------------ 0,81 PetaFlops ----- 1,02 PetaFlops ---- Cray ------- EUA

Supercomputador Tianhe 1A

Características

As principais características dos supercomputadores são:

Velocidade de processamento: Trilhões de operações de ponto flutuante por segundo (Tiflops). Conforme a lista TOP500 de junho/2010, percebe-se que as empresas fabricantes consideram os supercomputadores (supercomputer), aqueles com processamento superior a 80 TFlops (68º posição até a 1º) e servidores (server) aqueles com processamento entre 25 a 80 TFlops (500º posição até a 67º);

Tamanho: Requerem instalações e sistemas de refrigeração especiais;

Dificuldade de uso: Escolhido por especialistas;

Clientes usuais: Grandes centros de pesquisa;

Uso social: Praticamente zero;

Impacto social: Muito importante no espaço da investigação, a partir do momento em que fornece cálculos em alta velocidade, permitindo, por exemplo, analisar a ordem do genoma, o número do pi, números complexos, o desenvolvimento de cálculos para problemas físicos que requerem uma baixíssima margem de erro, etc;

Parques instalados: Menos de mil em qualquer lugar do mundo;

Custo: Até 2010 centenas de milhões de dólares cada (US$ 225MM o Cray XT 5);

O modelo brasileiro, um XT6 da Cray, é capaz de executar 258 TFlops, equivalente a 258 trilhões de cálculos de ponto-flutuante por segundo. A velocidade dos computadores é medida em Flops – sigla em inglês para operações de ponto-flutuante por segundo -, cálculos que envolvem números muito pequenos ou muito grandes.

Um computador caseiro, com o processador INTEL Core 2 Duo, top de linha, que custa cerca de R$ 3.500, por exemplo, opera um pouco mais de 3.9 MegaFlops, aproximadamente 3.9 bilhões de cálculos de pontos flutuantes por segundo. O XT6 é, portanto, 66 mil vezes mais veloz que as máquinas domésticas comuns. Para ilustrar o poder do Tupã, vale mencionar que o trabalho que ele faz em um dia, um computador doméstico como o descrito acima, demoraria 27 anos para realizar.

Os primeiros supercomputadores foram criados na década de 1960 pelo americano Seymour Cray. Ele fundou sua própria empresa, a Cray Research, em 1970, e dominou o mercado mundial da supercomputação durante 25 anos (1965-1990). Apesar de os Estados Unidos dominarem a lista da TOP500 com 282 modelos, quem possui o modelo mais avançado do mundo, atualmente, é a China. Desde o final de outubro do ano passado, os chineses assumiram a liderança das supermáquinas, com o Tianhe-1-A, que opera a 4,7 PetaFlops (4,7 quatrilhões de operações por segundo) ou cerca de 20 vezes a velocidade da máquina instalada no Brasil.

Fonte: Revista Espaço Brasileiro - num. 11 - Abril, Maio e Junho de 2011 - págs. 10 e 11