Todos os anos, os maiores nomes da computação de alto desempenho se reúnem para o conferência SC. A edição deste ano, SC22, viu quase 12 especialistas e entusiastas de supercomputação viajarem para Dallas, Texas, EUA, para ouvir palestras, colaborar com colegas e encontrar velhos amigos.
Um dos “Farinha do mesmo saco” sessões – assim chamadas porque fornecem um espaço para especialistas discutirem tópicos com base em interesses pessoais e não em limites disciplinares – focadas na interseção entre aprendizado de máquina baseado em física e computação de alto desempenho (CPH). Embora as simulações físicas de alta fidelidade sejam vitais no estudo de sistemas complexos, elas são caras em termos de poder de computação. Existem soluções para isso, como métodos alternativos baseados em projeção, mas eles têm precisão limitada. Durante a discussão, as comunidades de supercomputação e aprendizado de máquina trouxeram seus conhecimentos, enquanto os usuários desses sistemas falaram sobre seus próprios desafios.
Um “gêmeo digital” para a Terra
Outro destaque da conferência para físicos foi uma palestra plenária by Niels Wedi do Centro Europeu de Previsões Meteorológicas de Médio Prazo (ECMWF) no Terra de Destino (Destino). Esta iniciativa colaborativa da Comissão Europeia reúne cientistas da Agência Espacial Europeia, EUMETSAT e o ECMWF com o objetivo de criar um “gêmeo digital” da Terra – ou seja, um modelo baseado em física que atua como uma simulação interativa de computador do nosso planeta. A primeira fase do projeto está prevista para terminar em junho de 2024 e, em sua palestra, Wedi explicou que ele tem vários objetivos:
- Criar uma abordagem comum e padronizada (o mecanismo de gêmeos digitais DestinE) para desenvolver simulações do sistema terrestre e conectá-las com observações
- Desenvolvendo serviços para ajudar a avaliar e prever extremos ambientais usando um gêmeo digital “extremos induzidos pelo clima e geofísicos”
- Estabelecer serviços para apoiar políticas de adaptação às mudanças climáticas e testar cenários de mitigação por meio de um gêmeo digital de “adaptação às mudanças climáticas”
Wedi também observou que a maioria dos recursos de computação do mundo está atualmente localizada na Europa, nos Estados Unidos e na China. A criação de um gêmeo digital eficaz de todo o nosso planeta exigirá, disse ele, a expansão dessa capacidade para que as pessoas ao redor do mundo possam se envolver.
A computação de borda encontra a borda do espaço
Um destaque final da física veio de Marcos Fernandez, o investigador principal do Programa de computador espacial Hewlett-Packard Enterprise. Fernandez foi fundamental para obter a primeira e a segunda iterações do supercomputador Spaceborne na Estação Espacial Internacional (ISS) e fez parte de um painel de discussão do SC22 sobre “Computing at the Edge: Uma discussão sobre o suporte a recentes missões espaciais dos EUA."
Como explicaram os membros do painel, os dispositivos de computação de ponta permitem que cálculos complexos sejam realizados no local – por exemplo, em uma plataforma de petróleo, chão de fábrica ou dentro de uma estação espacial. Antes que esses dispositivos estivessem disponíveis, esse trabalho computacional geralmente precisava ser enviado para fora do local, para seções da rede que pudessem lidar com a carga. Isso criou alguns problemas, já que “você sempre pode calcular mais rápido do que transmitir”, Fernandez me disse em uma entrevista após o painel.
Uma maneira pela qual a computação de borda já demonstrou seu potencial na ISS é por analisando as luvas dos astronautas. Sempre que os astronautas retornam à ISS após uma caminhada espacial, seus equipamentos devem ser analisados para garantir que ainda estejam seguros. A maneira atual de fazer isso é enviar fotos das luvas de volta à Terra para análise humana especializada, o que leva cerca de cinco dias. Durante esse tempo, os astronautas devem esperar para saber se podem usar as luvas novamente. Por outro lado, depois que o computador HPE Spaceborne completou um único período (reconhecidamente demorado) de “treinamento” em imagens de luvas usando aprendizado de máquina, ele conseguiu analisar luvas de astronauta em meros segundos.
Reduzindo a pegada de carbono da supercomputação na pesquisa científica
No momento, o sistema humano para verificar as luvas dos astronautas ainda está funcionando. No entanto, Fernandez espera que a alternativa computadorizada um dia permita que os astronautas saiam e trabalhem vários dias seguidos. Tal como acontece com os esforços para modelar minúsculas partículas na atmosfera da Terra, quando se trata de exploração espacial, a ciência da computação e a física se encaixam como – bem, como uma mão em uma luva.
