Os supercomputadores são máquinas extraordinárias desenvolvidas pela engenharia de computação, projetadas especialmente para executar bilhões ou trilhões de processamentos de dados por segundo. Para isso, vão utilizar várias CPUs, memórias e núcleos de processamento, dividindo as tarefas complexas solicitadas em partes menores até conseguí-las resolver simultaneamente - é o que os cientistas chamam de “processamento paralelo”.
Graças a essa incrível capacidade, os supercomputadores podem ser usados em diversas áreas, desde previsão do tempo até pesquisa médica, oferecendo soluções rápidas para o que a computação comum não consegue resolver. Saiba mais no artigo a seguir, do Engenharia 360!
Quando os primeiros supercomputadores foram montados?
Segundo os historiadores, os primeiros supercomputadores foram desenvolvidos na década de 1960 pela empresa IBM, como o 7030 Stretch, com o objetivo de auxiliar nos cálculos militares. Com o tempo, seu uso expandiu para outras áreas científicas e industriais; a evolução contínua das tecnologias permitiu que esse tipo de máquina se tornasse mais acessível. Hoje, por conta do avanço das IAs, há uma crescente necessidade de desenvolver e implantar novos supercomputadores.
Exemplos de máquinas
- Santos Dumont (Brasil): um dos mais potentes da América Latina, com capacidade de resolver bilhões de equações por segundo.
- Dragão (Petrobras): utilizado para processamento de dados geofísicos na exploração de petróleo.
- Fugaku (Japão): um dos mais rápidos do mundo, fabricado pela Fujitsu.
- Jaguar (EUA): supercomputador do Laboratório Nacional de Oak Ridge.
- Deep Blue (IBM): famoso por vencer o campeão mundial de xadrez Garry Kasparov em 1997.
Como funcionam os supercomputadores?
Os supercomputadores são sistemas computacionais que possuem desempenho excepcionalmente alto. Como dito antes, eles são equipados com múltiplas CPUs (Unidades Centrais de Processamento), com muita memória, núcleos potentes. A saber, a velocidade de processamento obtida é medida em FLOPS (operações de ponto flutuante por segundo). Inclusive, os modelos mais avançados vão alcançar centenas de petaflops, ou seja, quadrilhões de cálculos por segundo.
Por exemplo, um processador Intel Core i7 pode atingir cerca de 100 gigaflops, enquanto um supercomputador como o Fugaku, da Fujitsu, pode operar a impressionantes 442.010 petaflops!
No coração desses supercomputadores está a memória RAM (de centenas de terabytes), que suporta grandes volumes de dados. Núcleos potentes aumentam a capacidade dos processadores, que trabalham em sua parte da tarefa ao mesmo tempo. Todos esses componentes vão trabalhar juntos até resolver questões complexas relacionadas às aplicações. Quanto ao sistema operacional utilizado, é especializado - geralmente uma versão otimizada do Linux, para maximizar o desempenho.
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Vale citar aqui o modelo Pégaso, da Petrobras, que possui mais de 678 TB de RAM e mais de 233 mil núcleos.
Para que são usados os supercomputadores?
Atualmente, os supercomputadores são utilizados em diversas áreas de pesquisa e indústria, incluindo:
- Mecânica quântica
- Modelagem molecular
- Previsão do tempo
- Simulações físicas
- Pesquisa de fusão nuclear
- Processamento sísmico
- Análise de dados geológicos
- Localização de reservas naturais
- Desenvolvimento de vacinas e medicamentos
- Treinamentos de IA
- Aprendizado de máquina
- Aprimoramento de algoritmos
- Segurança digital
- Criação de códigos criptografados
Quais são os principais tipos de supercomputadores?
Na engenharia, os supercomputadores são classificados em várias categorias com base em suas configurações e propósitos:
- Para fins especiais, projetados para resolver problemas específicos, como jogos de xadrez.
- Vetoriais, utilizando CPUs com matrizes vetoriais para otimizar o desempenho em tarefas que exigem processamento intenso.
- Virtuais, armazenando e processando dados de modo eficiente sem a necessidade de um hardware físico extenso.
- Várias máquinas (clusters) interconectadas, trabalhando juntas para realizar tarefas complexas.
Como os supercomputadores são construídos?
Supercomputadores precisam de enormes espaços para operar e sistemas de refrigeração avançados para dissipar o calor gerado pelo processamento interno. Na engenharia de computação, estão classificados dois tipos de configurações para essas máquinas. O primeiro se vale de diversos computadores interligados em rede, compartilhando a capacidade de processamento. Já o segundo é monolítico, com uma mesma unidade com vários processadores e uma super memória.
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O que esperar do futuro dos supercomputadores?
É claro que a cada nova geração, os supercomputadores ficam mais rápidos e eficientes. No futuro, essas máquinas serão ainda mais poderosas e vão desempenhar um papel ainda mais vital na pesquisa científica e tecnológica - os especialistas acreditam que as IAs e Big Data vão impulsionar o seu uso. E a expectativa é que os exaflops se tornam o novo padrão nas simulações científicas.
Um campo muito promissor é o da computação quântica. Empresas como Google, IBM e outras gigantes da tecnologia estão investindo pesado nesse setor. E outro exemplo moderno que podemos citar é o trabalho da IBM com o supercomputador Summit, usado para resolver problemas de engenharia de energia e biomedicina.
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Fontes: Olhar Digital, Tecnoblog, TechTudo.
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Eduardo Mikail
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