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Os quatro maiores supercomputadores brasileiros

Mapear reservas de petróleo, estudar os buracos negros, decifrar o genoma das aves. Conheça o “dream team” dos computadores brasileiros.

Daniela Moreira

02/07/2007 às 12h48

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Se fosse possível montar um “dream team” dos computadores brasileiros, quatro membros já estariam escalados de saída. São os supercomputadores da USP, da Petrobrás e da prestadora de serviços na área petrolífera PGS, os únicos da América do Sul a figurar no ranking dos 500 maiores supercomputadores do mundo.
Com centenas de processadores funcionando paralelamente, estes equipamentos utilizam algoritmos sofisticados para processar tarefas com maior rapidez e entregar resultados que os computadores comuns muitas vezes sequer são capazes de desempenhar.
No Brasil, os supercomputadores são usados com os mais diversos propósitos - desde auxiliar na localização de fontes de petróleo até ajudar a compreender os buracos negros. Saiba o que fazem os quatro supercomputadores brasileiros que figuram no time de elite mundial das supermáquinas. 

PGS
Posição no Top500: 273º
Processadores: 2312
Poder de processamento: mais de 11 Teraflops

Processar dados geofísicos é uma das principais tarefas dos supercomputadores na lista do Top500, por isso não é de se surpreender que o maior supercomputador brasileiro seja utilizado para este fim.
O cluster da PGS Suporte Logístico e Serviços, que presta suporte à Petrobrás, é utilizado para filtrar e melhorar a qualidade do dados sísmicos adquiridos no campo, produzindo imagens de alta resolução do subsolo. Na prática, os dados gerados pela supermáquina ajudam os técnicos na exploração do petróleo.
Os algoritmos matemáticos complexos desenvolvidos pela PGS se dividem em três processos principais: atenuação de múltiplas e ruídos, cálculo de velocidade e geração de imagem. “A combinação destes processos nos ajuda no mapeamento preciso das estruturas do subsolo e por meio de uma análise de atributos avançada, determinamos a presença de hidrocarboneto em algumas bacias”, explica Marcelo Zehuri, gerente Geral de TI da PGS Suporte Logístico e Serviços.
De acordo com o executivo, o supercomputador oferece ganho na relação de preço/performance, substituindo os mainframes que eram utilizados para executar estes processos por plataformas independentes de fornecedor. “O custo era muito elevado e a escolha ficava atrelada a um único fabricante”, relata Zehuri.
Baseada no Rio de Janeiro, a PGS assinou em 2006 um contrato de três anos com a Petrobrás para prover dados sísmicos em 2D e 3D referentes a uma área mínima de 14 mil quilômetros quadrados.
O departamento de tecnologia responsável pelo equipamento conta com quatro pessoas, sendo duas delas dedicadas ao cluster. Já no departamento de operação, são 17 pessoas, sendo três operadores por turno de seis horas, dois supervisores e um gerente. O sistema funciona 24 horas por dia, sete dias por semana, 365 dias ao ano.

Petrobrás (duas máquinas)
Posição no Top500: 275ª
Processadores: 1300
Poder de processamento: mais de 8 Teraflops

Posição no Top500: 418ª
Processadores: 1084
Poder de processamento: mais de 6 Teraflops

“Já se foi o tempo em que se descobria petróleo a picaretadas”, brinca Luiz Monnerat, consultor de negócios da área de tecnologia da Petrobrás. Os dois supercomputadores da Petrobrás na lista do Top500 assumiram o lugar das picaretas: são instrumentos fundamentais para mapear o que há embaixo da terra e ajudar os técnicos da companhia a descobrirem reservas ou mesmo aprimorar os processos de exploração do precioso líquido negro.
A localização de reservas de petróleo é uma ciência multidisciplinar, segundo Monnerat, mas uma das ferramentas utilizadas pelos especialistas para desempenhar esta tarefa é o mapeamento sísmico.
De acordo com o consultor, para mapear o terreno submarino onde se localizam as principais reservas brasileiras de petróleo, navios equipados com espécies de microfones submarinos - os hidrofones - percorrem a área a ser mapeada.
São geradas então por meio de tiros de pressão - Monnerat conta que no passado se usava dinamite para esta tarefa - ondas mecânicas de som que, parcialmente refratadas, voltam à superfície e são medidas por equipamentos especiais.
Com estas informações armazenadas em fitas magnéticas em mãos, os especialistas entram em ação para transformar os dados em algoritmos para o processamento paralelo. No supercomputador, eles são transformados em relatórios que revelam as possíveis fontes de petróleo. “Muito grosseiramente, é como se fizéssemos uma ultrasonografia da terra”, compara Monnerat.  
A equipe de operações que supervisiona as supermáquinas conta com pelo menos 10 pessoas que se alternam para mantê-las funcionando em 24x7, mais dois especialistas em Linux - o cluster é baseado no sistema operacional de código aberto - e um especialista em processamento paralelo. Além disso, a Petrobrás conta com um time de doutores que reúnem conhecimentos em informática e geofísica, responsáveis por criar os algoritmos que rodam no supercomputador.
De acordo com Monnerat, na próxima edição do ranking, a Petrobrás deve ganhar mais uma posição - potencialmente a de maior supercomputador brasileiro - entre 500 maiores computadores do mundo, com um novo cluster composto de 4600 processadores e 9 Terabytes de memória, que já está em funcionamento.

Universidade de São Paulo
Posição no Top500: 363ª
Processadores: 448
Poder de processamento: mais de 3 Teraflops

Encontrar a cura para uma doença que afeta as cristas dos galos, desvendar os misteriosos buracos negros, entender os efeitos quânticos da miniaturização dos componentes de computador. Versatilidade é o que não falta ao supercomputador da Universidades de São Paulo (USP).
O equipamento, que estreou oficialmente em fevereiro deste ano, roda aplicações que suportam pesquisas ligadas às mais variadas áreas de conhecimento da universidade, englobando disciplinas como economia, física, química, biologia, entre tantas outras.
O computador foi adquirido por meio de um consórcio de 66 grupos de pesquisa filiados à USP e quem financiou os 650 mil reais necessários para adquirir a máquina foi a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp). Por essa razão, os pesquisadores que participaram da empreitada para adquirir o equipamento têm prioridade no uso dele.
As preciosas horas de processamento do cluster são dividas em cotas para os pesquisadores que participam do consórcio, atribuídas em reuniões mensais da cúpula de cientistas que administram o projeto. Mas como arca com os custos de manutenção da supermáquina, a USP têm direito a 10% do tempo de processamento, horas que distribui entre outros projetos da universidade.
Há, contudo, três projetos privilegiados que ganham, cada um, 5% do cobiçado tempo de uso do supercomputador - um na área da genética, outro da astronomia e um terceiro da física -, de acordo com o coordenador do projeto, o professor Luiz Nunes de Oliveira, do Instituto de Física da USP.
O primeiro deles dedica suas horas de processamento a buscar a cura para uma praga que ameaça as criações de galináceos. Para estudar a doença, que provoca rugas nas cristas dos galos, os cientistas estão mapeando o genoma do parasita que ataca os animais para encontrar um remédio.
Das aves para o espaço, outro grupo utiliza o supercomputador para estudar os misteriosos buracos negros. O equipamento simula as dinâmicas destes fenômenos astronômicos por meio da observação da luz emitida pela matéria que fica presa no campo de atração deles.
Já a terceira pesquisa, ligada a transistores nanométricos, tem como foco o estudo dos efeitos quânticos que aparecem nos componentes de chips de computadores com as escalas de miniaturização cada vez mais microscópicas a que são submetidos.
Segundo Oliveira, sem o supercomputador alguns projetos de pesquisa da faculdade não só tomariam um tempo muito maior para serem realizados, como sequer poderiam sair do papel. “Uma pesquisadora do Instituto de Física fez em 11 horas um cálculo que levaria 2.760 dias - mais de sete anos - para ser feito em um computador comum”, relata o coordenador do projeto.
A gama de pesquisas que poderão se beneficiar dos recursos da supermáquina deve aumentar daqui a dois anos, quando o convênio com a Fapesp termina e USP assume o controle sobre a “agenda” do supercomputador.
Atualmente, dois profissionais se dedicam a operar o computador, que funciona em tempo integral (24 horas por dia, sete dias por semana), mas dois novos funcionários devem ser incorporados ao time, que até o final do ano deve ganhar mais outros seis integrantes.
“Para operar a máquina, dois profissionais são suficientes, mas transportar os códigos para o processamento paralelo é uma tarefa que exige uma equipe maior e mais especializada”, conta Oliveira.

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