PC faz em 15 minutos o que supercomputador leva 3 dias
Autor: Carlos Rosalba | Publicado: 2016-07-15T23:57:00-03:00





Redação do Site Inovação Tecnológica&nbsp;-&nbsp;
07/07/2016


Super-PC

Um grupo de físicos da Universidade Estadual de Moscou, na Rússia, 
descobriu como usar um computador pessoal comum, como o que você tem em 
casa, para resolver algumas das mais complexas equações da mecânica 
quântica, que até agora só eram resolvidas em supercomputadores.
&nbsp;E não se trata de uma mera substituição: de acordo com Vladimir 
Pomerantcev e seus colegas, o PC faz o trabalho muito mais rápido, 
resolvendo em 15 minutos o que um dos maiores computadores do mundo, 
instalado na Universidade de Julich, na Alemanha, tem levado de 2 a 3 
dias para calcular.
&nbsp;As equações, formuladas na década de 60 pelo matemático Ludwig 
Faddeev, descrevem a dispersão de partículas quânticas, isto é, 
representa um análogo na mecânica quântica da teoria newtoniana dos 
sistemas de três corpos - usado para calcular a interação entre Sol, Lua
 e Terra, por exemplo. Com as equações de Faddeev abriu-se um campo 
totalmente novo da mecânica quântica, hoje conhecido como "física de 
sistemas de poucos corpos". No entanto, devido à incrível complexidade dos cálculos no caso de 
interações entre partículas realísticas, o sistema ficou fora do alcance
 dos físicos por um longo período, até que os supercomputadores 
apareceram.

Quem precisa de supercomputador?

&nbsp;Agora, a equipe descobriu que basta um computador de mesa comum equipado com uma placa gráfica (GPU: Graphics Processing Unit) que custa por volta de R$1.000 para resolver todas as simulações quânticas realísticas de poucos corpos em poucos minutos. Ocorre que a principal dificuldade para resolver as equações de 
Faddeev é a integração do espalhamento das múltiplas partículas 
quânticas, o que gera uma enorme tabela bidimensional, com dezenas ou 
centenas de milhares de linhas e colunas, com cada elemento da matriz 
sendo o resultado de cálculos para lá de complexos.

O que Pomerantcev percebeu é que essa tabela enorme pode ser encarada
 como uma tela com dezenas de bilhões de píxeis. Dessa forma, com uma 
boa GPU, pode-se calculá-la de forma muito rápida e otimizada. O que nem a equipe esperava é que o desempenho fosse tão grande.

&nbsp;"Chegamos a uma velocidade que sequer 
sonhávamos," disse o professor Vladimir Kukulin, coordenador do 
trabalho. "O programa calcula 260 milhões de integrais duplas complexas 
em um computador desktop em apenas três segundos. Sem comparação com os supercomputadores!"
A simulação completa, que atualmente usa de dois a três dias do supercomputador, é solucionada em 15 minutos no PC.

Curso para todos

&nbsp;O mais surpreendente é que os processadores gráficos com a capacidade
 adequada, bem como uma enorme quantidade de software disponibilizada 
para eles pelos próprios fabricantes das GPUs, como a NVidia, existem há
 quase dez anos - mas ninguém havia tido a ideia de usá-los para 
resolver as simulações quânticas.

"Este trabalho, em nossa opinião, abre rotas completamente novas para
 analisar reações químicas nucleares e de ressonância," disse Kukulin. 
"Ele também pode ser muito útil para resolver um grande número de 
tarefas de computação em física de plasma, eletrodinâmica, geofísica, 
medicina e muitas outras áreas da ciência."

&nbsp;A equipe está agora organizando um curso para mostrar a outros 
pesquisadores interessados de todo o mundo como usar seus PCs para 
substituir seus supercomputadores nesses cálculos.
















Bibliografia:Fast GPU-based calculations in few-body quantum scatteringV. N. Pomerantsev, V. I. Kukulin, O. A. Rubtsov, S.K. SakhievComputer Physics CommunicationsVol.: 204, July 2016, Pages 121-131DOI: 10.1016/j.cpc.2016.03.018


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