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Supercomputadores com milhões de núcleos chegarão em 2018

O mundo da tecnologia presencia uma corrida além do desenvolvimento de tecnologias emergentes e inovações: o desenvolvimento de supercomputadores com poder bastante superior aos atuais, para resolver alguns dos problemas globais mais importantes, como mudanças climáticas e a necessidade de baterias para carros com duração muito longa.

Essas máquinas são vistas como a salvação, ao permitir que pesquisadores criem visualizações tridimensionais para executar infinitos ambientes, com número muito grande de detalhes. Estima-se que o desempenho necessário deve estar na escala de exabytes exascale, o que representaria um quintilhão (um milhão de trilhões) de cálculos por segundo. Para se ter uma ideia, cinco exabytes (EB) equivaleriam a todos os tons de cada palavra já pronunciada pela humanidade.

Os supercomputadores de hoje, no entanto, estão longes de atender a esse requisito. Segundo uma lista divulgada recentemente, o sistema mais rápido do mundo, do Oak Ridge National Laborarty, é o Cray XT5, com 224,256 núcleos de processamento, de microprocessadores Opteron com seis núcleos, fabricados pela AMD. Conhecido como Jaguar, ele é capaz de atingir 2,3 petaflops de processamento. Cada petaflop equivale a um quadrilhão (mil trilhões) de cálculos por segundo.

Mas esse sistema é apenas uma referência. O Departamento de Energia norte-americano já começou projetos para a construção de um sistema mil vezes mais rápido – um sistema de exascale. A informação é de Buddy Bland, diretor de projetos do Oak Ridge Leadership Computer Facility, onde fica o Jaguar.

Os sistemas de exascale serão necessários para modelos climáticos de alta resolução, produtos de bioenergia e desenvolvimento de smart grids, além do design de fusão de energia. “Há sérios problemas de exascale que não podem ser resolvidos em qualquer tempo razoável com os computadores que temos hoje”, afirmou Bland. Afinal, por mais incrível que os sistemas de supercomputação sejam, eles continuam primitivos, além de ter formatos que consomem muita energia, espaço e dinheiro.

O Departamento de Energia, responsável por financiar muitos dos maiores sistemas do mundo, planeja duas máquinas, para algo entre 2011 e 2013, com capacidade de aproximadamente 10 petaflops, segundo Bland. A escala de exabytes deve ser atingida em torno de 2018.

As grandes mudanças de desempenho tendem a acontecer em intervalos de uma década. A lei de Moore, que diz que o número de transistores em um chip dobrará a cada 18 meses, ajuda a explicar o período de desenvolvimento de dez anos. Mas os problemas envolvidos no desenvolvimento vão além desse conceito.

O Jaguar consome sete megawatts de energia, ou sete milhões de watts. Um sistema de exascale que usa somente núcleos de processamento pode usar dois gigawatts, ou dois bilhões de watts, segundo Dave Turek, vice-presidente de computação aprofundada da IBM. “Isso é o mesmo consumo de uma usina nuclear de tamanho médio. É uma proposta insustentável para o futuro.”

Estimativas do tamanho desse sistema sugerem algo entre dez milhões a 100 milhões de núcleos. ”Achamos que exascale é um padrão de 100 milhões de núcleos, e parece que não existe nenhuma alternativa”, disse Turek.

Esses sistemas futuristas terão que usar menos memória por núcleo, e precisarão de uma banda maior de memória. Máquinas usando 100 milhões de núcleos terão falhas constantes, e as ferramentas para lidar com elas terão que ser repensadas “de maneira dramática”, completou Turek.

Antes que a era do exascale chegue, os sistemas em escala de petabytes continuarão a crescer e os esforços financeiros dos governos para construir sistemas massivos aumentam. A Fujitsu planeja um computador de 10 petaflops em 2011 para o Instituto de Pesquisas Físicas e Químicas do Japão, e a China já alcançou essa escala.

Fonte: ComputerWorld