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O futuro da computação de alto desempenho demonstra ter uma brilhante promessa para os cenários globais de tecnologia. Ao longo dos anos, o rápido progresso levou a uma mudança escalável na corrida para criar o supercomputador mais capaz. Hoje, o supercomputador mais poderoso do mundo se encontra nos Estados Unidos, no Laboratório Nacional de Oak Ridge no estado do Tennessee. Amanhã pode ser uma história completamente diferente.
O estado de constante evolução da tecnologia é aquilo que mantém tanto os os usuários casuais quanto os avançados também constantemente em alerta. A terminologia está em constante mudança à medida que novas inovações ganham vida e a tecnologia modificada assume um novo poder. À medida que nos aproximamos da porta de entrada para a quarta revolução industrial, o mundo dos supercomputadores nos aproxima de um futuro governado por operações de ponto flutuante por segundo (FLOPS).
Mas o que exatamente é FLOPS? Qual é a diferença entre teraFLOPS e petaFLOPS? Como eles são usados e o que indicam sobre o futuro da supercomputação de alto desempenho? Neste artigo, daremos uma olhada nesse tema e responderemos a todas essas perguntas.
As operações de ponto flutuante por segundo, ou FLOPS (do inglês Floating-point Operations Per Second), é a unidade de medida que calcula a capacidade de desempenho de um supercomputador. As operações de ponto flutuante só podem ser executadas em computadores com registradores de ponto flutuante integrados.
O desempenho médio do processador de um computador é medido em unidades de megahertz (MHz) para calcular sua velocidade do relógio do processador. Como os supercomputadores são muito mais capazes quando se trata de desempenho de energia, o método no qual o desempenho é calculado deve ser em uma escala consideravelmente maior.
Os tecnólogos referem-se a essa medição teórica de pico de desempenho como Rpeak. Uma leitura de FLOPS por si só não é suficiente para medir com precisão o Rpeak de um supercomputador. Uma série de testes diferentes e complexos precisam ser executados antes que um valor final seja alcançado.
Por que incluímos o “s” no final de petaFLOPS ou teraFLOPS quando estamos falando apenas de um? Como as palavras tênis ou ônibus, FLOPS é singular e plural. Como o “s” significa “segundo”, é inerente ao termo.
Um petaFLOPS é igual a 1.000.000.000.000.000 (um quatrilhão) de FLOPS, ou mil teraFLOPS.
O ano de 2008 marcou o primeiro ano em que um supercomputador foi capaz de quebrar o que foi chamado de “a barreira petaFLOPS”. O IBM Roadrunner chocou o mundo com um Rpeak surpreendente de 1.105 petaFLOPS.
Na época, o chefe de ciência da computação do Oak Ridge National Laboratory afirmou: “A nova capacidade permite que você faça física fundamentalmente nova e também possa resolver novos problemas. E vai acelerar a transição da pesquisa básica para a tecnologia aplicada." Hoje, o IBM Summit pode ter um desempenho mais de 100 vezes mais rápido.
Construído em 1996, o ASCI Red da Intel foi construído para quebrar a barreira do teraFLOPS. No ano 2000, tornou-se o computador mais rápido do mundo e o primeiro a pontuar acima de um teraflop no benchmark LINPACK. Antes de ser desativado em 2006, o ASCI Red foi modificado para realizar uma incrível 2 teraFLOPS.
PetaFLOPS e teraFLOPS são medidas imensas de velocidade de processamento, mas quando se trata de velocidade e potência, um processador com capacidade para petaFLOPS supera significativamente um processador com capacidade para teraFLOPS. Mil teraFLOPS formam um único petaFLOPS, então, naturalmente, o petaFLOPS possui uma capacidade de processamento muito mais impressionante.
Como perspectiva, vejamos o Intel ASCI Red e o IBM Roadrunner. Ambos os supercomputadores foram os primeiros em sua classe a quebrar as barreiras de velocidade. Construído com apenas 12 anos de diferença, o Roadrunner 2008 foi capaz de executar mais de 1.000 vezes mais rápido que o ASCI Red 1996.
De acordo com um estudo da Universidade de Indiana, o Rpeak é calculado “multiplicando o número de processadores pela velocidade do relógio dos processadores e, em seguida, multiplicando esse produto pelo número de FLOPS que os processadores podem executar em um segundo em programas de benchmark padrão, como o benchmarks LINPACK DP TPP e HPC Challenge (HPCC), e os benchmarks SPEC inteiros e de ponto flutuante.”
Desenvolvido pela IBM, o Summit, ou OLCF-4, foi oficialmente nomeado o supercomputador mais rápido do mundo em novembro de 2018. Seu atual benchmark LINPACK atinge impressionantes 143,5 petaFLOPS - no entanto, esta máquina poderosa é capaz de até 200 petaFLOPS. São impressionantes 200.000 trilhões de cálculos por segundo.
Tecnólogos e pesquisadores foram capazes de lançar o primeiro cálculo científico em exascale do mundo através do poder da Cúpula. Capaz de mais de 3 bilhões de bilhões de cálculos de precisão mista por segundo, esta máquina inovadora redefiniu a palavra “supercomputador”.
Ocupando mais de 1.700 metros quadrados de espaço no Oak Ridge National Laboratory, o Summit é composto por cerca de 300 kms de cabos de fibra óptica. Com uma capacidade de armazenamento de 250 petabytes, este PC monstro pode armazenar até 74 anos de vídeo de alta definição.
O tempo é a melhor testemunha da rapidez com que as marés da mudança tecnológica vêm e vão, e é justo supor que o padrão de desenvolvimento rápido continuará avançando.
Em 7 de maio de 2019, o Departamento de Energia dos EUA anunciou oficialmente seu contrato com a Cray Inc. para construir o supercomputador Frontier no Oak Ridge National Laboratory . A Frontier pretende resolver cálculos mais de 50 vezes mais rápido que sua máquina irmã, a Summit. Este supercomputador de próxima geração está programado para ostentar poder de processamento medido em exaFLOPS. São surpreendentes 1.000.000.000.000.000.000 de cálculos por segundo.
Como comparação, estima-se que a Frontier terá o poder de processamento dos próximos 160 supercomputadores mais rápidos combinados. O secretário de Energia dos EUA, Rick Perry, declarou: “A Frontier acelerará a inovação em IA, fornecendo aos pesquisadores americanos dados de classe mundial e recursos de computação para garantir que as próximas grandes invenções sejam feitas nos Estados Unidos”.
Os supercomputadores incendiaram nosso mundo e não mostram sinais de parar. O futuro é brilhante e estamos chegando lá com um petaFLOPS, ou mil teraFLOPS, de cada vez.
