11 de julho de 2010
por Ethevaldo Siqueira
Que significa para você, leitor, um quatrilionésimo de segundo – ou um femtossegundo? Nenhum ser humano talvez tenha uma ideia aproximada do que seja um instante tão fugaz quanto esse. Façamos uma breve retrospectiva dos submúltiplos do segundo: a) um milissegundo equivale a um milésimo de segundo; b) um microssegundo, a um milionésimo; c) um nanossegundo, a um bilionésimo; d) um picossegundo, a um trilionésimo; e) um femtossegundo, a um quatrilionésimo; f) um attossegundo, a um quintilionésimo.
Agora, imagine um supercomputador que faça 1 quatrilhão de cálculos por segundo. Com esse desempenho, cada cálculo dessa máquina não demora mais do que um quatrilionésimo de segundo. Muitos leitores perguntariam: “Mas existem supercomputadores capazes de fazer 1 quatrilhão de cálculos por segundo?” Existem dois que alcançam essa velocidade de processamento. Não é ficção.
O prefixo femto é derivado do dinamarquês femten, que quer dizer quinze. Você perguntaria, então: o que femtossegundo tem a ver com o número quinze? É porque um quatrilionésimo de segundo é escrito, em notação científica, assim: 10—15(ou seja, 10 elevado a menos 15).
Os super-rápidos
Anualmente, uma pesquisa publicada no site www.top500.org nos dá a classificação dos supercomputadores mais rápidos do mundo. Este ano o site divulga pela 35ª vez o ranking dessas supermáquinas. Vale a pena conhecer a lista atual dos dez mais velozes do planeta. A primeira grande surpresa é a estréia da China, com o segundo e o sétimo postos.
Eis a lista dos dez mais velozes do mundo, hoje:
1) Jaguar (foto), fabricado pela Cray Supercomputer Company, é o grande campeão deste ano. Instalado no Departamento de Energia dos Estados Unidos (Oak Ridge Leadership Computing Facility), o Jaguar alcançou a velocidade de 1,75 petaflops por segundo.
2) Nebulae, supercomputador chinês instalado no Centro de Supercomputação de Shenzen, na China. É um sistema Dawning TC3600 Blade construído com processadores Intel X5650 e NVidia Tesla C2050 GPUs. Teoricamente seria o supercomputador mais rápido do mundo, com 2,98 petaflop/segundo (Pflop/s) mas nos testes pelo sistema Linpack só alcançou a velocidade de 1,271 petaflop/s.
3) Roadrunner (foto), uma supermáquina IBM, que foi a primeira a quebrar a barreira do petaflop/segundo, com 1,04 Pflop/s, em Los Alamos, em junho de 2008, agora foi para a terceira posição. Sua função principal é monitorar o estoque de ogivas nucleares norte-americanas, bem como simular explosões atômicas, para informar o grau de eficácia dessas armas com o envelhecimento.
4) Kraken XT5-Cray (foto) XT5-HE Opteron Six Core 2.6 GHz, produzido pela Cray, instalado no National Institute for Computational Sciences, University of Tennessee, Estados Unidos.
5) BlueGene-P, produzido pela IBM, é o mais poderoso computador da Europa, com 825,5 teraflop/s, instalado no Forschungszentrum Juelich (FZJ), na Alemanha.
6) Pleiades-SGI Altix ICE 8200EX/8400EX, produzido pela SGI e instalado na NASA, Centro de Pesquisa de Ames, Estados Unidos.
7) Tianhe-1 (nome que quer dizer Rio no Céu), é o maior da China e está instalado no Centro de Nacional de Supercomputador, em Tianjin. Utiliza processadores Intel Xeon e AMD ou NVidia GPUs como aceleradores.
8) BlueGene/L, da IBM, instalado no departamento de Simulação de Teraescala, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore de Los Álamos (Novo México) e Sandia, Califórnia.
9) Intrepid-BlueGene P/Solution, IBM, instalado no Laboratório Nacional de Argonne, Illinois.
10) Red Sky-Sun Blade 6275, Xeon X55xx 2,93 GHz, da Sun Microsystems, instalado nos Laboratórios Nacionais Sandia/Laboratório Nacional de Energia Renovável.
Que bicho é esse?
Supercomputador, numa definição simples e acessível, é um computador que está à frente dos demais em capacidade de processamento, particularmente quanto à velocidade de cálculo e capacidade de solução de problemas complexos.
O conceito de supercomputador, no entanto, é impreciso e fluido, pois a evolução tecnológica é cada vez mais rápida. Costuma-se até dizer que “o supercomputador de hoje será o desktop de amanhã”.
Os primeiros supercomputadores do mundo foram projetados por Seymour Cray (1925-1996), quando esse pioneiro ainda estava na Control Data Corp., nos anos 1960. Na década seguinte, Cray deixou a empresa e fundou sua própria companhia, a Cray Research, hoje Cray-The Supercomputer Company.
Um dos grandes avanços na arquitetura e na indústria de supercomputadores foi a adoção do processamento em paralelo. Do final dos anos 1980 e 1990 até hoje, foram desenvolvidas supermáquinas que associam milhares de processadores ou CPUs (unidades de processamento central) em gigantescos sistemas de processamento paralelo. Os chips mais usados são: PowerPC, Opteron e Xeon, bem como co-processadores NVidia, AMDs, IBM Cell e FPGAs.
Entre milhares de aplicações possíveis, os supercomputadores são utilizados para tarefas complexas, como os problemas que envolvem física quântica, previsão do tempo, pesquisas sobre tendências climáticas, modelagem molecular (computação das estruturas de compostos químicos, macromoléculas, polímeros e cristais) e simulações físicas, como a de aviões em túneis de vento.
Ferramenta versátil
Muitos futurólogos preveem que o mundo de 2025 terá milhões de unidades com a capacidade de processamento dos supercomputadores de 2010. Não serão, a rigor, supercomputadores daquele ano, mas máquinas cotidianas e corriqueiras que equivalerão aos nossos atuais supercomputadores, em capacidade de processamento. Que significado terão essas supermáquinas para o Brasil?
Segundo muitos especialistas, uma das alavancas do processo de modernização do Brasil nesta e na década 2010-2020 será a competência nacional para projetar, produzir e utilizar supercomputadores. Por analogia, será uma competência tão importante quanto a que o País já adquiriu no campo da bioengenharia.
Numa perspectiva mundial, o professor Michio Kaku afirma com todas as letras que “é bem provável que as nações desenvolvidas do século 21 venham a depender mais do supercomputador do que de qualquer outro recurso tecnológico”.
Para o professor João A. Zuffo, o impacto do supercomputador na vida brasileira será, com certeza, dos maiores. Entre os exemplos dos avanços que ele tornará viável estão os seguintes:
1 - O supercomputador acelera o avanço e o desenvolvimento da pesquisa científica e tecnológica no país.
2 - Dá maior confiabilidade e antecedência às previsões meteorológicas.
3 - Torna acessíveis e populares os melhores subprodutos do processamento gráfico e de imagens, bem como o cinema digital, a TV de alta definição e as novas gerações de home theaters.
4 - Possibilita novas aplicações de realidade virtual, com enorme impacto na educação. Poderemos, por exemplo, fazer viagens simuladas ao interior do corpo humano, ao mundo microscópico das células ou aos planetas e galáxias distantes.
5 - Abre novas perspectivas à indústria de entretenimento, com a possibilidade de espetáculos audiovisuais que podem utilizar os novos recursos de multimídia e realidade virtual.
6 - Permitirá o nascimento de novas formas de colaboração na internet, como será, talvez, o caso da realidade virtual colaborativa, tridimensional, possibilitando que pessoas localizadas em cidades distantes – como Rio, São Paulo, Tóquio e Nova York – possam trabalhar em conjunto, isto é, nos mesmos projetos por intermédio de supercomputadores interligados em rede, compartilhando os mesmos recursos de software, em processamento gráfico. Assim, desenhistas de carros situados em diversos continentes trabalharão no mesmo projeto, cada um dando sua colaboração, motivo pelo qual ela será chamada de realidade virtual colaborativa.
7 - Poderá determinar a redução de preço e o aumento da qualidade da imagem dos projetores de alta definição.
8 - Tornará realidade, em milhões de residências, entre 2015 e 2020, a TV projetiva, de muito maior impacto que os monitores de plasma ou de cristal líquido.
9 - Aumentará a capacidade e reduzirá os custos dos servidores gráficos.
10 - Viabilizará o turismo virtual, permitindo-nos escolher toda noite uma viagem diferente pelos lugares mais belos do mundo a preços populares, no conforto de nossa casa.
11 - Em menos de cinco anos, poderemos dispor de servidores locais de televisão interativa, que nos permitirão escolher programas do tipo video-on-demand (VOD), bem como videoconferências de alta qualidade e baixo custo.
12 - Revoluciona o projeto de aviões e de carros.
13 - Dá muito mais confiabilidade aos projetos de plataformas de perfuração de poços de petróleo submarinos, como as da Petrobrás e, em especial, os da futura exploração do Pré-Sal.
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