Inpe recebe supercomputador para estudar o clima

Fábio Reynol - Agência Fapesp - 06/10/2010

O supercomputador apresenta desempenho de 244 teraflops (trilhões de operações de ponto flutuante) por segundo, executado por 1.272 nós, cada um deles com velocidade máxima de 192 gigaflops por segundo.
[Imagem: Cray]

Caminhões climatizados, com temperatura média de 10º C, entregaram 84 volumes na cidade de Cachoeira Paulista (SP) nesta terça-feira (5/10). A carga foi transportada pela Rodovia Presidente Dutra desde São José dos Campos, onde desembarcou no dia anterior, em um DC-10 que veio dos Estados Unidos.

Nas embalagens estão as partes do novo supercomputador do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), adquirido por cerca de R$ 50 milhões por meio de apoio da FAPESP e da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep).

"A parceria com o MCT permitiu a viabilização de forma rápida e efetiva e o Inpe garante excelente apoio institucional, inclusive na adaptação de programas feitos para modelos anteriores", disse Carlos Henrique de Brito Cruz, diretor científico da FAPESP.

Supercomputador Cray

O supercomputador foi fabricado pela Cray, em Wisconsin, nos Estados Unidos. O Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC) é a unidade que recebeu a nova máquina. A montagem e a instalação deverão ocorrer ao longo de duas semanas.

"Com esse equipamento, estaremos entre os cinco maiores centros de climatologia do mundo em capacidade de processamento", disse Luiz Augusto Toledo Machado, coordenador geral do CPTEC.

O supercomputador apresenta desempenho de 244 teraflops (trilhões de operações de ponto flutuante), executado por 1.272 nós, cada um deles com velocidade máxima de 192 gigaflops. A máquina atual do CPTEC para previsões climáticas tem 6 teraflops de capacidade.

O novo sistema terá 13 gabinetes, que serão ligados gradualmente. "Instalaremos inicialmente três gabinetes, que já fornecerão uma velocidade de processamento maior do que a capacidade atual instalada", disse Machado.

Segundo o Inpe, logo após a montagem o supercomputador será ligado, passando por um processo de customização ao longo de mais quatro semanas, que envolverá a adaptação e instalação de softwares operacionais, monitorados pelo grupo de Operação e Suporte do CPTEC.

O processo de migração dos modelos operacionais de previsão de tempo, clima e ambiental do CPTEC, e daqueles relacionados às projeções de cenários de mudanças climáticas do Centro de Ciências do Sistema Terrestre (CCST), deverá ocorrer nos meses seguintes.

Previsões ambientais

De acordo com o Inpe, o sistema permitirá gerar previsões de tempo mais confiáveis, com maior prazo de antecedência e de melhor qualidade, ampliando o nível de detalhamento para 5 quilômetros na América do Sul e 20 quilômetros para todo o mundo.

Será possível prever ainda eventos extremos com boa confiabilidade, como chuvas intensas, secas, geadas, ondas de calor, entre outros. As previsões ambientais e de qualidade do ar também serão beneficiadas, gerando prognósticos de maior resolução, de 15 quilômetros, com até seis dias de antecedência.

A nova máquina também será fundamental para o desenvolvimento e a implementação do Modelo Brasileiro do Sistema Climático Global, que incorporará todos os elementos do Sistema Terrestre (atmosfera, oceanos, criosfera, vegetação, ciclos biogeoquímicos e outros), suas interações e como esse sistema está sendo perturbado por ações antropogênicas.

"A FAPESP organizou esta iniciativa para que o Brasil possa ser um dos poucos países com capacidade para criar e analisar modelos climáticos globais. Isso é essencial para o interesse nacional, especialmente quanto à Amazônia e Atlântico Sul", disse Brito Cruz.

Mudanças climáticas globais

Machado destaca que a supercomputação é fundamental na pesquisa climática, por permitir a simulação de diferentes cenários que envolvem um grande número de variáveis e diversos sistemas paralelos que se influenciam mutuamente. O comportamento dos eventos climáticos é reproduzido por meio do processamento de modelos que chega a demorar dias para gerar resultados.

Um dos avanços permitidos pelo alto desempenho do equipamento, de acordo com Machado, é a abertura de acesso a usuários externos ao Inpe. "Pesquisadores ligados ao Programa FAPESP de Pesquisa sobre Mudanças Climáticas Globais, por exemplo, poderão utilizar o supercomputador para rodar seus modelos", afirmou.

O coordenador do CPTEC ressalta que não se trata apenas de ganhar mais velocidade de processamento, mas de migrar para uma nova arquitetura computacional. "A computação vetorial, utilizada pelas máquinas atuais do Inpe, vem sendo substituída em todo o mundo pela nova arquitetura de computação massiva em paralelo. Isso também exigiu a adaptação dos códigos de programação dos nossos modelos para que rodem no novo paradigma", disse.

Devorador de energia

Para receber o novo supercomputador, o CPTEC teve de executar obras de adaptação em suas instalações. Um sistema específico de arrefecimento a água está sendo instalado com a preocupação da preservação ambiental.

O consumo de energia elétrica praticamente triplicará, passando dos atuais 260 KVA para 880 KVA, o que envolve uma nova rede elétrica com novos equipamentos, como nobreaks, de grande capacidade. "Não basta aumentar a energia, temos de fazer isso de maneira segura", frisou Machado.

Todos esses cuidados e adaptações exigem que os técnicos do Inpe façam uma instalação gradual do sistema computacional. Além disso, será necessário adaptar os programas, tarefa que ficará a cargo dos engenheiros de software. Também está previsto treinamento dos operadores do equipamento e, posteriormente, treinamento específico para os usuários.

Machado estima que o supercomputador deva entrar em operação parcial até o fim deste ano e que ele começará a rodar modelos climáticos no início de 2011 com toda a sua capacidade.

"O novo sistema permitirá o aprimoramento de modelos climáticos desenvolvidos no Brasil de todos os tipos - regionais, nacionais, de qualidade do ar, de ondas e outros -, melhorando a qualidade dos dados e impulsionando a pesquisa nacional em clima", disse.

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