Você certamente já ouviu falar sobre supercomputadores e sobre as inúmeras funcionalidades que eles podem desempenhar. Cerca de 15 anos atrás, esses equipamentos eram chamados de "computadores da NASA"; hoje são gigantescas estruturas de processamento voltadas à Ciência, à Engenharia e à Educação — entre outras funcionalidades, é claro.

Em resumo: são máquinas poderosas e que permitem a resolução de cálculos dos mais diversos tipos em intervalos de tempo muito mais curtos do que os necessários em computadores comuns. Muito mais curtos mesmo, até porque estamos falando de sistemas que unem milhares de processadores trabalhando em conjunto.

Eles são extremamente importantes para as áreas de pesquisas militares e científicas das mais diversas áreas — incluindo simulações médicas para calcular a eficiência de alguns medicamentos ou procedimentos, por exemplo. Por serem máquinas gigantescas, exigem espaços físicos de similar dimensão. Ou seja: não é o tipo de máquina que podemos ter em casa.

Tianhe-2, o mais rápido do mundo

Além de serem gigantes, também usam muita memória e demandam estruturas de refrigeração de alto nível para evitar que ocorra qualquer problema de superaquecimento. Mas você sabe como essas obras de arte da computação trabalham para ajudar a humanidade? É o que vamos mostrar agora mesmo.

Cálculos e mais cálculos

Como já dissemos, os supercomputadores são extremamente necessários no mundo da Ciência. Por causa de seu altíssimo poder de processamento, as máquinas são capazes de calcular possibilidades, cruzar informações, fazer previsões... Tudo isso faz da tecnologia uma ferramenta imprescindível no desenvolvimento de soluções para as mais diversas questões.

Para explicar como isso causa o impacto social com a extrema importância que possui, trouxemos alguns exemplos bem legais para vocês. Logo abaixo, explicamos um pouco mais sobre algumas das principais atribuições dos supercomputadores.

Em busca da cura

Uma das principais atribuições da supercomputação está na medicina. Graças a seus grandes poderes de processamento, os supercomputadores podem ser usados para calcular a interação de medicamentos e tratamentos com base em condições genéticas, cruzamento de informações com resultados passados e até mesmo simulações.

Dessa forma, os supercomputadores — e também sistemas de Big Data — se tornaram grandes aliados dos médicos e cientistas que estão em busca da cura do câncer, de DSTs e de várias outras doenças que ainda não conhecem uma solução definitiva. O Watson da IBM, por exemplo, pode ser um excelente auxílio na busca pela cura do câncer.

Para isso, A IBM firmou uma parceria com 14 entidades especializadas nos Estados Unidos e no Canadá. Essa parceria criar tratamentos personalizados a partir da análise de DNA — retirado do tumor dos pacientes individuais a fim de encontrar mutações causadoras da doença e então determinar as melhores formas de combate às células cancerígenas.

E também destruição

Mas antes de cientistas usarem superPCs para encontrar curas de doenças, as supermáquinas foram usadas para causar destruição. Durante a Segunda Guerra, os nazistas usaram a conhecida máquina Lorenz para codificar as comunicações e impedir que os inimigos conseguissem interceptar qualquer plano.

Foi aí que os britânicos investiram pesado na Colossus, que é considerado o primeiro computador do mundo — a história do projeto é contada no filme “O Jogo da Imitação”, que conta também um pouco da vida de Alan Turing. Foi com esse supercomputador que os aliados conseguiram informações cruciais para derrotar os nazistas em várias batalhas travadas durante a Guerra.

Ainda hoje

Em 2012, vários institutos de pesquisa ainda utilizam os supercomputadores com finalidades bélicas. Além de calcular rotas de mísseis e impactos de munições e novas armas, eles podem ser usados até mesmo em simulações. Os supercomputadores da Administração Nacional de Segurança Nuclear e da Universidade de Purdue (EUA), por exemplo, podem simular as capacidades de bombas nucleares com extrema precisão.

Previsão do tempo

Se na antiguidade, os agricultores aprendiam a olhar para as estrelas e calcular quando ia chover, hoje isso não é mais possível — além de as estações do ano não serem mais tão exatas, ainda existe uma série de fatores que torna toda previsão mais complicada. E é por isso que os supercomputadores se tornam tão necessários.

Cruzando informações sobre presença e densidade de nuvens, velocidade e direção dos ventos, temperatura das massas de ar e outros dados relevantes, eles podem definir quando vai haver chuva ou quando vai esfriar ou quando o Sol estará mais presente — apenas para citar alguns rápidos exemplos.

Grandes equipamentos de laboratórios de pesquisa fazem o trabalho sujo de calcular todas as possibilidades meteorológicas

E tudo isso é bem mais pesado do que um jogo ou um aplicativo comum. Por isso, os grandes equipamentos de laboratórios de pesquisa fazem o trabalho sujo de calcular todas as possibilidades. Depois disso, os cientistas ainda precisam analisar as informações para que elas possam ser traduzidas em termos que todos nós possamos entender.

Astronomia

Você acha difícil calcular distâncias entre dois locais? Agora eleve isso para o nível astronômico, em que dois locais podem estar separados por anos-luz de distância. É claro que isso demanda computadores de altíssima potência para que as informações não saiam distorcidas.

E isso é apenas uma função muito rasa dessas máquinas, que ainda podem estudar a velocidade de asteroides, meteoritos, galáxias... Isso sem falar nas simulações físicas que podem permitir aos cientistas entenderem muito melhor o funcionamento do universo, além de garantir mais confiabilidade aos testes de teorias quânticas e astrofísicas. Aqui no Brasil, um dos mais importantes é o supercomputador de astronomia da USP.

Qual o hardware usado?

Esqueça os processadores comuns que você possui no seu notebook ou no seu desktop. Dentro dos supercomputadores só há espaço para dois tipos de chips: os voltados para servidores de alta potência e os coprocessadores gráficos. A grande maioria dos sistemas que estão no Top 500 utiliza o Intel Xeon como principal CPU — e isso aparece em diversas formas, mas as mais comuns são o Xeon E5 SandyBridge, Xeon 5600 Westmere e Xeon E5 IvyBridge, mesmo havendo chips mais modernos atualmente.

K-Computer, o japonês mais bem colocado

Anos atrás, uma série de pesquisas mostrou que a utilização de GPUs em conjunto com os processadores comuns poderia aumentar bastante a qualidade do processamento dos supercomputadores. Com isso, a NVIDIA passou a ser uma parceira fundamental no mercado de supercomputadores, uma vez que as GPUs da marca começaram a se destacar bastante.

E os sistemas operacionais?

Qual é o sistema operacional de computadores mais utilizado no mundo? A resposta para isso é bem simples: Windows. Mas quando falamos de supercomputadores as coisas mudam muito de figura. A liderança absoluta fica com o Linux, que domina 98,8% do mercado e aparece em 494 sistemas.

Sistemas baseados em Linux dominam o mercado de supercomputadores

O principal motivo para isso é a abertura do sistema operacional, que permite aos desenvolvedores uma série de vantagens e possibilidades de modificação dos computadores para as mais diversas finalidades. Precisando de poucas funções gráficas, supercomputadores com Linux conseguem velocidade e estabilidade total para os pesquisadores.

TOP 5

Confira agora quais são os cinco supercomputadores mais poderosos de todo o mundo. A lista é de novembro de 2015 e faz parte do Top500 — uma organização que faz atualizações semestrais para mostrar o ranking dos equipamentos.

5° - Mira (Estados Unidos)

Os Estados Unidos possuem certa hegemonia na lista e na quinta posição temos o Mira, que fica localizado no Laboratório Nacional de Argonne. Este supercomputador possui uma velocidade de 8,5 PFlop/s graças aos seus 786 mil núcleos de processamento desenvolvidos pela IBM.

4° - K Computer (Japão)

O K Computer é o segundo computador asiático do ranking, localizado no Instituto Avançado para Ciência Computacional, em Kobe, alcançando uma taxa média de 10,5 PFlop/s. Este supercomputador tem pouco mais de 705 mil núcleos e 1.410.048 GB de memória.

3° - Sequoia (Estados Unidos)

Outro que se manteve na mesma posição por alguns anos foi o Sequoia, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore. Este supercomputador possui 1,5 milhões de núcleos e 1.520.000 GB de RAM, que o fazem alcançar uma capacidade de processamento de 17,17 PFlop/s.

2° - Titan (Estados Unidos)

O segundo lugar da lista também permaneceu o mesmo. O Titan está situado no Laboratório Nacional de Oak Ridge no Tennessee. Ele possui 560.640 núcleos e 710.144 GB de RAM, ele atinge até 17,5 PFlop/s e foi desenvolvido pela Cray Inc.

1° - Tianhe-2 (China)

A liderança da lista está com o Tianhe-2 faz anos, com uma capacidade de processamento de 33,86 PFlop/s. O equivalente a mais de 33 quatrilhões de operações de ponto flutuante por segundo. Esta máquina é constituída por 3.120.000 núcleos de processamento e 1.024.000 GB de memória RAM.

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Na sua opinião, quais são as atribuições mais importantes dos supercomputadores?

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