ago 08
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Neste artigo vou tratar da necessidade de bons computadores para cálculos científicos, porque para nós que trabalhamos com simulações computacionais, computadores com grandes capacidades de processamento são iguais a dinheiro! Quanto mais se tem, mais se quer!
Convido-lhe, caro Leitor, a fazer comigo uma breve retrospectiva sobre a evolução tecnológica das últimas décadas. Qualquer pessoa com 18 anos de idade presenciou um grande avanço na tecnologia, este avanço se deu principalmente na área da microeletrônica (graças aos transistores).
Tudo começou por volta de 1970 quando surgiram novos equipamentos e novas técnicas de crescimento de materiais, estas técnicas ficaram cada vez mais refinadas o que possibilitou a fabricação de dispositivos cada vez menores. Para se ter uma idéia, hoje é possível crescer camadas de diferentes materiais umas sobre as outras (como se fossem vários discos empilhados), sendo que cada uma dessas camadas tem uma largura da ordem de alguns angstrons (um angstron é aproximadamente um fio de cabelo dividido por 100 000 vezes). Não se assuste! É isso mesmo, esses lasers que vemos por aí, por exemplo, possuem uma “coisinha” chamada “poço quântico” que tem algumas dezenas de angstrons de largura e que é a peça chave para o seu funcionamento.
Em conjunto com a evolução dos dispositivos semicondutores e, conseqüentemente, dos computadores, surgiu uma nova área de pesquisa cientifica conhecida como Simulação Computacional. Esta é uma área muito abrangente, pois além de ser amplamente utilizada em engenharia de fluídos (no Brasil uma das principais fontes de financiamento de modelagem computacional para fluídos é a Petrobrás), hoje em dia se faz simulações em quase todos os campos da ciência, tais como Matemática, Física, Química e Biologia. Essa nova ferramenta, Simulação Computacional, é um recurso usado por grupos de cientistas do mundo todo, pois os resultados obtidos por Simulações são muito mais baratos que os resultados obtidos diretamente de experimentos (em alguns casos os experimentos não são factíveis, porém Simulações Computacionais são perfeitamente permitidas), isso torna possível que o avanço científico seja cada vez mais rápido, pois resultados de experimentos podem ser previstos a partir de modelagem computacional, o que minimiza os custos e diminui substancialmente o tempo gasto em novas descobertas.
Durante muitos anos as Simulações que obtinham resultados importantes eram todas feitas em computadores de alto desempenho, os supercomputadores. Assim, os grupos de pesquisas que não dispunham de grandes quantidades de investimentos não podiam obter bons resultados, pois para se fazer uma modelagem mais realística possível do sistema estudado, era necessário (e o é até os dias atuais) uma quantidade muito grande de processamento e isso aumentava o custo em muitas ordens de grandeza. Porém, em 1995, foi implementado o primeiro cluster (um conjunto de computadores pessoais que trabalham em paralelo para resolver uma determinada tarefa), sendo o custo do processamento em cluster aproximadamente 10% do processamento em supercomputadores. Dessa forma os grupos de pesquisas mais “pobres” conseguiam obter melhores resultados.
Essas idéias de processamento paralelo foram amplamente difundidas e atualmente as indústrias que fabricam processadores passaram a utilizá-la, e já é facilmente possível encontrar no mercado microcomputadores com vários processadores. Porém não parou por aí, sistemas com multiprocessadores estão por toda parte (PlayStation 3) e principalmente naqueles onde se usam muitos cálculos matriciais, como é o caso dos Games (formação de imagens tridimensionais). De olho no mercado de Games, as indústrias de placas de vídeo entraram nessa empreitada e assumiram a posição de pioneiras em processamento de dados, hoje já se encontram placas de vídeo com mais de 100 núcleos (processadores) (http://www.nvidia.com.br/page/home.html).
Como todo pesquisador que trabalha com Simulação quer cada vez mais velocidade de processamento para aperfeiçoar seus resultados e baratear custos, não demorou muito surgir a idéia de se fazer cálculos usando clusters com PlayStation (veja essa matéria: cluster de playstation 3). O surgimento de novas placas de vídeo com alta capacidade de processamento de imagem, abriu novas possibilidades aos cientistas e foram absorvidas rapidamente por essa comunidade para fazer parte de suas ferramentas de Simulações Computacionais. Atualmente no Brasil, alguns grupos têm se mostrado interessados em adaptar seus programas de Simulação para usarem CUDA e GPGPU (Quer saber o que é CUDA e GPGPU? Acesse: CUDA, GPGPU e cuda o poder da gpu nvidia para processamento).
Será que teremos uma nova revolução na área de Simulações Computacionais? Ou será que em meio a essa rápida evolução surgirá um computador quântico e toda essa metodologia conhecida mudará completamente?
Em breve serão publicados aqui três artigos: Computador Quântico, Informação quântica e Criptografia Quântica.
