Coppe e BSC lideram projeto internacional de computação

Pesquisadores da Coppe/UFRJ estão coordenando um esforço internacional para melhorar a eficiência do setor energético, por meio da computação de alto desempenho. Denominado HPC4E (High Performance Computing for Energy), o projeto reúne instituições de pesquisa e empresas, do Brasil e da União Europeia, e é liderado pelo professor Álvaro Coutinho, coordenador do Núcleo Avançado de Computação de Alto Desempenho (Nacad) da Coppe, e pelo professor José María Cela, diretor do departamento de Aplicações Computacionais para Ciência e Engenharia do Centro Nacional de Supercomputação em Barcelona (BSC-CNS, na sigla em espanhol, ou BSC, em inglês). O HPC4E foi oficialmente lançado em Barcelona, no dia 2 de fevereiro.

A demanda global por energia deverá crescer 37%, até 2040, segundo estimativa da Agência Internacional de Energia (IEA). A escassez ou mau uso desse insumo podem acarretar forte impacto socioeconômico em âmbito mundial. Além da Coppe e do BSC, o projeto inclui ainda as empresas Petrobras, Repsol, Total, e Iberdrola, bem como universidades e centros de pesquisa no Brasil e na Europa, como LNCC, UFRGS, ITA, UFPE, Universidade de Lancaster (Reino Unido), Inria (França) e Ciemat (Espanha). O financiamento é paritário. São dois milhões de euros pagos pela União Europeia e outros dois milhões carreados pelo Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação.

Simulações em grande escala: de teraflops a petaflops

O objetivo do projeto é, por meio da computação de alto desempenho, gerar conhecimento e tecnologias voltadas para projetos e pesquisas no âmbito do setor de energia. As operações em grande escala podem propiciar aplicações variadas como, por exemplo: melhorar o conhecimento da subsuperfície para diminuir os custos de exploração de óleo e gás, simular os processos de combustão e seus processos químicos, com o objetivo de aprimorar o rendimento dos incineradores para uso de biomassa; otimizar  projetos de parques eólicos, de forma a ampliar seu rendimento e diminuir os impactos ambientais. Os cálculos serão feitos no Nacad e no LNCC, e no supercomputador MareNostrum, do BSC-CNS, em Barcelona.

“A maioria das empresas gastam uma fortuna para fazer imageamento sísmico e simulação de procedimentos geológicos. Pretendemos aprofundar essas técnicas para melhorar o desempenho das aplicações e permitir que se conheça as superfícies com mais detalhe, minimizando riscos econômicos e ambientais. A percepção é de que só a tecnologia pode ajudar a reduzir os riscos, viabilizando uma produção mais barata”, explica Coutinho.

Avanços na infraestrutura de computação

De acordo com o professor Álvaro Coutinho, a infraestrutura de computação no Brasil, sobretudo no Rio de Janeiro está mudando de maneira radical nos últimos meses, graças à aquisição de dois supercomputadores que permitirão ao país estar em pé de igualdade com os maiores centros de supercomputação da Europa. Um deles está a caminho da Coppe : com capacidade de 200 teraflops (cada teraflop equivale a 10¹² flops,  poderá executar 200 trilhões de operações matemáticas por segundo). O outro, já foi instalado pelo LNCC, em Petrópolis (RJ). Batizado como Santos Dumont, a máquina tem capacidade de 1,1 petaflop ( um quatrilhão e cem trilhões de operações matemáticas por segundo).

 “Mas, não é só ter a máquina, tem que ter gente capacitada para desenvolver softwares e realizar pesquisas com essas máquinas.O Nacad, por exemplo, atua em pesquisas multidisciplinares e reúne pesquisadores dos programa de engenharia civil, elétrica, mecânica, ciências da computação, entre outras áreas”

Projeção para 2020

Atualmente, os mais modernos supercomputadores operam na escala de petaflops. Conforme explica Coutinho, já se projeta como serão os computadores e os softwares de simulação quando a tecnologia de processamento de dados chegar à exoescala, que é mil vezes mais rápida (atingindo um quintilhão de operações por segundo).

“Espera-se que por volta de 2020 exista uma ou duas máquinas no patamar (exoescala) consumindo cada uma energia equivalente a uma pequena cidade. Se uma máquina mil vezes mais potente consumir mil vezes mais energia, não haverá energia suficiente. Vamos ter que aprender como usar uma máquina com essa capacidade de processamento que opere com baixo consumo de energia. Já se encontra em desenvolvimento pesquisas voltadas para criação de softwares inteligentes que não precisarão utilizar toda a capacidade da máquina, caso não seja de fato necessário”, antecipa o professor da Coppe.