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O grande cérebro

Publicado em 01 maio 2012

Por Fernanda Cirenza

O supercomputador es­­­­­­­­tá instalado no terceiro andar do Instituto de Astronomia Geofísica e Ciências Atmosféricas, o IAG, da Universidade de São Paulo. Fica em uma sala trancada, uma espécie de vitrine. Ao passar por ali, o visitante dá de cara com o grande cérebro: três caixas de mais ou menos 2 m de altura por uns 80 cm de largura cada uma, que guardam 2.304 computadores. Dentro, o barulho dos equipamentos de ar condicionado é quase ensurdecedor, e luzes verdes piscando indicam que os processadores estão trabalhando duro. Eles funcionam simultaneamente para realizar 20 trilhões de complexos cálculos matemáticos por segundo. Esse conjunto de computadores – ou cluster – é um dos mais rápidos do mundo e opera exclusivamente para pesquisas em astronomia. Está na USP para agilizar as tarefas de cientistas que buscam respostas do universo.

A máquina também inaugura o Laboratório de Astroinformática, um projeto coordenado por Alex Cavaliéri Carciofi, graduado em Física pela USP, doutor em Astronomia e professor do IAG desde 2009. É ele quem explica: “Mesmo com os maiores telescópios do planeta, o que se vê quando se observa uma estrela é pouco mais do que um ponto. Além disso, as visualizações são só uma referência primária, pois a luz que vem dos astros também traz dados  importantes em seu espectro. Para que possamos entender o que os telescópios enxergam e traduzir esses dados em informações sobre o objeto estudado, precisamos de modelos matemáticos avançados. É aí, nesse momento, que entra em operação o supercomputador”.

Em outras palavras, os novos processadores da universidade não observam nada, não captam imagens reais e surpreendentes do universo, mas realizam modelos matemáticos de sistemas astronômicos, que permitem aos pesquisadores criar exemplares sintéticos de galáxias, colisões entre galáxias, discos em torno de estrelas, entre outras imagens do universo. Pode ainda criar de forma sintética a morte ou nascimento de uma estrela distante. Melhor que isso, pode comparar esses modelos com o que se consegue ver a partir de observações telescópicas.

Ou seja, o aglomerado de computadores possibilita aumentar o grau de realismo físico ao rodar mais (e melhores) modelos matemáticos (simulações numéricas), usados para estudar os sistemas astronômicos – estrelas, galáxias e meio interestelares. “A natureza é extremamente complexa e tem sistemas difíceis de serem compreendidos na vida real. O nosso computador permite pesquisar essa complexidade”, afirma Carciofi.

O grande cérebro foi adquirido com o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP, em projeto conjunto entre a USP e o Núcleo de Astrofísica Teórica da Universidade Cruzeiro do Sul. Até o momento, o Laboratório de Astroinformática custou R$ 1,7 milhão e obrigou o IAG a fazer adaptações de construção, como reforço estrutural na sala em que o cluster foi instalado.

Os custos também precisaram ser reavaliados. Só de cabos, foram gastos cerca de R$ 80 mil e, para ter ideia da potência, o cluster da USP consome energia elétrica que seria suficiente para alimentar quase 400 casas. Além disso, a máquina superpoderosa necessita de um suporte extraordinário de ar condicionado, sem isso, caso a refrigeração pare, a temperatura na sala do computador chegaria à marca de 60 oC em poucos minutos.

Com esse equipamento, construído pela empresa Silicon Graphics International (SGI), um procedimento que levaria uma hora e meia para ser realizado, passa a ser em menos de dois minutos. Além disso, o computador coloca o IAG entre os institutos líderes do mundo em computação de alta performance. “Mesmo questões fundamentais, como a origem da vida, estão fundamentalmente ligadas à astrofísica. Estamos apenas desvendando os primeiros mistérios do universo”, afirma Carciofi. Assim, entender como nascem as estrelas mais massivas ainda é um dos mistérios persistentes da astronomia moderna.

Casado, pai de dois meninos – João, 9 anos, e Francisco, 5 – Carciofi, 39 anos, estuda e pesquisa estrelas massivas, algumas muito maiores que o Sol. Para essas estrelas, é a massa, junto à própria composição química, que determina a luminosidade, o tamanho e, em última instância, o destino delas. “O número de estrelas é enorme”, diz ele. Também são bilhões e bilhões de galáxias, o que leva Carciofi a pensar que existe vida fora da Terra. “Muito provavelmente há planetas com vida e talvez até vida diferente da nossa, com uma química baseada, por exemplo, no metano. Estatisticamente falando, é provável que haja vida fora daqui. Só não temos como provar.” Pelo menos, não por enquanto.

Outras Supermáquinas

O computador mais rápido do mundo é japonês. Chamado K, já chegou a uma velocidade de dez petaflops, o que significa que pode realizar dez quatrilhões de cálculos por segundo. Fabricado pela Fujitsu e pela Riken, possui 88,128 CPUs interconectadas. O teste levou 29 horas e 28 minutos e foi realizado com uma eficiência de 93,2%. Mas os fabricantes
querem mais. Segundo eles, o sistema operacional do K passa por um aprimoramento e a expectativa é conseguir um melhor desempenho.

Existe ainda o computador mais “verde” do mundo. Desenvolvido por uma equipe da Universidade de Tóquio, no Japão, o supercomputador Grape-DR foi escolhido para o primeiro lugar da lista Green 500, que mostra as 500 máquinas que causam menos danos ao meio ambiente. A conta é feita a partir de uma média entre o desempenho da máquina e o gasto energético dela. A equipe que a desenvolveu combinou 64 pares do microprocessador Core i7-920, da Intel, com um chip acelerador criado pelos próprios pesquisadores. Sem esse chip, consumiria cinco vezes mais energia. O Grape-DR é usado, principalmente, para pesquisas sobre astronomia. O segundo lugar entre os ecologicamente corretos ficou com um computador da IBM, na Alemanha.