Como simular uma supernova explodindo

O Laboratório Nacional Argonne é um dos maiores e mais antigos laboratórios de pesquisa de engenharia dos Estados Unidos. Entre seus maiores avanços está a primeira reação nuclear em cadeia feita de forma controlada (ou seja, sem destruir a área de uma cidade), conseguida pelo time liderado por Enrico Fermi.

Atualmente, um dos focos de pesquisa do Laboratório é descobrir formas de acelerar a geração de imagens a partir de bancos de dados descomunais. Imagine, por exemplo, que cada pixel de uma simulação da explosão de uma supernova, necessidade milhares e milhares de cálculos para ser feita. Agora tente combinar o cálculo destes pontos combinados com a formação de apenas uma imagem. Parece pouco? Pois é, a ordem de grandeza é de quadrilhões de pontos.

Para acelerar o processo de vizualização dessa quantidade imensa de dados, os engenheiros eliminaram a necessidade de transferir esses dados entre a arquitetura responsável pela computação e a responsável pela vizualização: tudo é feito no mesmo local. Adicione à mistura um número insano de computações paralelas altamente otimizadas em um IBM Blue Gene de 557 teraflops, com mais de 160 mil núcleos de processamento simultâneos, e você tem as imagens impressionantes de uma supernova explodindo.

Para gerar estas imagens, o Blue Gene conta com uma das maiores unidades de processamento de imagens (GPU) do mundo, que totalizam 111 teraflops e mais de 3.2 TERAbytes de RAM. Alguns problemas estruturais envolvidos nas máquinas são o do suprimento de energia e, claro, o seu resfriamento.

Além da astronomia, as tecnologias geradas pelo Laboratório Nacional
Argonne têm aplicações em outras simulações para os Físicos, como a colisão de partículas ou movimentos de fluidos, e para as áreas médicas e biológicas ao gerar imagens de proteínas, vírus e órgãos humanos em velocidades inimagináveis. Girar apenas um grau uma destas imagens em um laptop, por exemplo, pode levar semanas – ou uma eternidade se for Windows Vista.

Fontes: Argonne National Laboratory e io9