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Supercomputador da USP estuda estrelas gigantes

Publicado em 31 março 2013

Por Vanessa Daraya

São Paulo - Um dos maiores e mais potentes clusters (aglomerado de computadores) do mundo voltado para pesquisas astronômicas fica no Brasil. Em funcionamento desde fevereiro de 2012, a máquina chegou ao país por meio de um projeto idealizado por Alex Carciofi, professor do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da Universidade de São Paulo (USP).

Carciofi pediu um financiamento para a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) para a compra do cluster. Em parceria com colegas da USP e da Universidade Cruzeiro do Sul (Unicsul), o professor conseguiu coordenar o projeto e comprar uma máquina poderosa capaz de calcular em 1 dia o que um computador comum demoraria 7 anos. Em entrevista a INFO, Carciofi explica como funciona o supercomputador.

Onde o cluster fica? O supercomputador fica na USP, apesar de também ser da Unicsul. Recentemente, abrimos uma porcentagem do cluster para toda a comunidade brasileira. Qualquer astrônomo que trabalhe em instituições de pesquisa no Brasil pode ter acesso a uma parcela significativa dos recursos.

Qual a potência desse supercomputador? Ele tem 2300 processadores trabalhando em paralelo. Um software divide o problema em vários pedacinhos pequenos e cada processador resolve uma parte individualmente. Além disso, a máquina tem 4.6 TB de memória RAM. Esse é um ponto importante porque simulações como as nossas dependem muito de memória RAM. Ela possibilita que a gente trate algumas classes de problemas que só é possível com um cluster com muita memória.

A máquina vale quanto? A compra do supercomputador foi feita por leilão reverso. A Fapesp nos deu uma quantia de dinheiro e nós abordamos as empresas para saber que máquina elas nos ofereciam. Compramos um cluster fabricado pela empresa americana Silicon Graphics muito mais poderoso do que conseguiríamos se comprássemos diretamente. Esse leilão reversou permitiu que comprássemos uma máquina muito grande, que deve valer 1 milhão de dólares, aproximadamente.

Depois da compra, vocês fizeram alguma mudança na máquina? Ela chegou praticamente pronta para funcionar. Mas precisamos construir uma sala para abrigar o supercomputador porque ele requer muita energia e a quantidade que a máquina dissipa é muito grande. A sala precisa ter duas máquinas enormes de ar condicionado que funcionem 24 horas por dia. Só a sala custou uns 600 mil reais.

Como um supercomputador como esse pode ajudar nos estudos astronômicos? Imagine, por exemplo, um aluno que queira calcular o modelo de uma estrela quente com um disco gasoso em torno dela. Ele leva um dia para realizar esse trabalho nessa máquina. Se fosse comprar um computador doméstico bem potente e realizar esse cálculo de um escritório, por exemplo, o estudante levaria 7 anos. Com a máquina, podemos fazer modelos extremamente refinados de vários sistemas astrofísicos com muito mais rapidez. O computador é capaz de atender todos os alunos ao mesmo tempo, cada um com uma demanda muito grande de computação.

Você faz algum estudo específico com o supercomputador? Minha linha de pesquisa é sobre as estrelas quentes que são bem massivas, com até trinta vezes a massa do Sol. É um estudo importante porque é nessas estrelas onde surgem elementos químicos da vida, como o ferro. Esse elemento surgiu dentro dessas estrelas, que depois explodiram, enriqueceram o meio interestelar e formaram novas estrelas já enriquecidas por ferro. O processo seguiu até a formação da Terra, um planeta com vários elementos químicos. Estudar essas estrelas ajuda a resolver problemas atuais importantes, como a origem da vida e formação dos planetas.

Vocês já concluíram alguma pesquisa desde que o cluster começou a funcionar? Temos vários artigos pulicados com esse cluster. No mais recente, nós determinamos que essas estrelas quentes têm discos muito finos em torno delas, como um anel de Saturno. A diferença é que os anéis de Saturno são feitos de gelo e esses discos são feitos de gás quente. Por meio de modelagem do computador, conseguimos medir pela primeira vez a viscosidade no disco de uma estrela chamada 28CMA, uma estrela visível a olho nu aqui do Hemisfério Sul. Até agora ninguém sabia qual era a viscosidade nessas estrelas e como ela se forma.

Como o cluster ajudou nessa descoberta? Os modelos que tornaram possível a medida da viscosidade são matemáticos. Nós tínhamos as observações e precisamos de modelos matemáticos, que foram computados no cluster, para poder analisá-las. Por isso, o supercomputador teve um papel importantíssimo nessa pesquisa.

Qual a importância desses modelos computacionais para a astronomia? Existe a expressão in silicon, que é a astronomia experimental, responsável por medir os objetos celestes no computador. Sem ela, os pesquisadores não conseguem interpretar as observações. Por exemplo, o astrônomo pensa que ele precisa fazer uma teoria capaz de produzir a viscosidade observada nessas estrelas quentes. Com base na teoria, é possível computar dados matemáticos e comparar os modelos com as observações para checar as informações e confirmar que a teoria e os cálculos do computador estão certos. É assim que a ciência progride porque a teoria fomenta novas pesquisas para que seja possível explicar o que foi observado.

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