Máquina Supercomputadora Brasileira!

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1. Introdução

Uma máquina supercomputadora é como seu nome afirma: Máquina enorme, poderosa, que processa centenas de cálculos por segundo para estudos científicos e militares. Uma destas máquinas supercomputadoras no Brasil, o Santos Dummont, está fazendo cálculos para a cura da COVID-19.

Hoje (Até a data desta publicação 30/05/2021) o Brasil possui nada mais, nada menos que 3 máquinas supercomputadoras que figuram dentro do ranking dos 500 supercomputadores mais potentes do mundo!

Diretamente e em ordem dentre o mais potente ao menos potente, são eles (igualmente até a data desta publicação):

• Atlas, da Petrobras, na posição 65 de 500.
• Fenix, também da Petrobras, na posição 97 de 500.
• Santos Dummont, na posição 276 de 500.

Inclusive o Atlas é a  maior máquina supercomputadora da América Latina! Os 2 da Petrobras haviam caído no ranking porém recentes investimentos pela estatal trouxeram novo frescor ao poder de processamento dos mesmos.

Veja agora todas as máquinas supercomputadoras que estão no Brasil no momento, lembrando que todos os brasileiros (e inclusive todos os 500) rodam sob alguma versão do Linux! Não está em ordem de mais poderoso; porém deixei os top 3 ao final deste artigo.

Atentos que um teraflop equivale a um trilhão de operações por segundo.

2. Cimatec Yemoja

A máquina supercomputadora Cimatec Yemoja foi inaugurado em maio de 2015 na unidade SENAI Cimatec em Salvador (BA). Hoje, a máquina que já esteve no 323º no ranking mundial, levou o nome Yemoja que significa Iemanjá na língua iorubá.

É muito utilizado prioritariamente para pesquisas de geofísica focando no desenvolvimento da indústria de óleo e gás; o Cimatec Yemoja também trás benefícios para várias outras áreas de pesquisa, como a farmacêutica e química.

Essa máquina supercomputadora é composto por 860 nos, cada nó com 2 processadores Intel Xeon E5-2680 v2, de 1-cores com 2, 8 GHz, a qual usa uma interconexão InfiniBand de 56 GB/s. Cada nó de computação usado contém 128 GB de RAM. Possui sistema operacional Red Hat Enterprise Linux e Luste versão 2.4.2 com 850 TB de espaço de disco utilizável.

3. Galileu

Outra máquina supercomputadora operada majoritariamente pela Petrobras, o sistema Galileu foi entregue em 2009 para auxiliar com simulações de terreno e massas de água para a extração de petróleo offshore. A máquina é capaz de processar 160 teraflops, utilizando servidores Sun Blade com mais de 6,4 milhares de núcleos Intel Xeon.

O computador está atualmente localizado na Universidade Federal do Rio de Janeiro e também está disponível para pesquisas científicas. O projeto foi o resultado do investimento de R$ 25 bilhões pela Petrobras em conjunto com 5 universidades brasileiras. Este é um dos que não constou no top500 em momento algum.

4. Tupã

O Tupã é uma máquina supercomputadora instalada no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) de Cachoeira Paulista, São Paulo. O supercomputador entrou em atividade em 2010, quando se tornou o 29º mais poderoso do mundo.

Fabricado pela Cray, o modelo é um XE6 com capacidade de 214 teraflops (0,214 petaflops). Em atividade até hoje, o Tupã atende aos centros de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (CPTEC), o de Ciência do Sistema Terrestre (CCST) e outros órgãos de pesquisas climáticas gerando previsões mais precisas e confiáveis.

O Tupã é de fundamental importância para o desenvolvimento do elo Brasileiro do Sistema Climático Global, um dos maiores projetos de estudo sobre o clima na América do Sul.

Oficialmente tornado obsoleto, o Tupã será trocado por máquinas de menor porte até que verba seja disponibilizada para adquirir novos equipamentos. Mais informações:

5. Euler

Em julho de 2015, foi instalado na USP de São Carlos uma máquina supercomputadora para pesquisas científicas, batizado de Sistema Computacional Euler, foi o resultado de um investimento de R$ 4,5 milhões. O sistema é composto por 104 máquinas com 40 núcleos de processamento cada, ligados em rede alta capacidade. Esta também nunca constou no top500.

Financiado pela FAPESP, o sistema computacional é usado não apenas por pesquisadores do CeMEAI, mas também por outros pesquisadores vinculados a universidades e instituições de pesquisa do Estado de São Paulo (foto: CeMEAI)

6. 14 BIS-21

O Campus do Cérebro (CC) é uma arrojada iniciativa de ampliação de infraestrutura desenvolvida pelo Instituto Santos Dumont. Com uma área de 99,5 hectares, localizada no município de Macaíba-RN, ele abriga duas construções destinadas às áreas de pesquisa em neurociências e educação científica.

Um desses edifícios abriga as instalações do Instituto Internacional de Neurociências Edmond e Lily Safra (IIN-ELS). Nele, são implementados diversos laboratórios de pesquisa e instalações de suporte (escritórios para pesquisadores, salas de registro neurofisiológico, etc.).

Também é nesse Campus do Cérebro que está localizada a máquina supercomputadora 14 BIS-21, originado de uma cooperação entre Brasil e Suíça.

A máquina supercomputadora, um BlueGene/L, da IBM, com capacidade de 22 teraflops, receberá investimentos do governo federal. Em sua configuração final, o 14 BIS-21, como já foi batizado, será constituído por 16.384 microprocessadores e terá capacidade de 46 teraflops.

O Campus, já inaugurado, operado em caráter subutilizado devido aos cortes de verbas do governo atual.

7. Santos Dumont (top 3)

Batizado com o nome de um dos maiores inventores brasileiros, a máquina supercomputadora fica na cidade de Petrópolis, Rio de Janeiro, e é constituído por três módulos distintos que são classificados como 3 supercomputadores separados: GPU, CPU e Hybrid.

“O Homem há de Voar” – Santos Dumont

Os três juntos chegam a 1,1 petaflops de desempenho e integram o Sistema de Computação Petaflópica do SINAPAD (Sistema Nacional de Processamento de Alto Desempenho).

Os módulos do Santos Dumont são:

7.1. – Modulo GPU

O módulo GPU do Santos Dumont, composto por 10.692 núcleos de processamento da Intel Xeon e Nvidia K40, chega a 456,8 teraflops (0,456 petaflops) e ja esteve no 265º no ranking internacional.

7.2 – Modulo Hybrid

Um pouco mais discreto, o módulo Hybrid do Santos Dumont possui um desempenho de 363,2 teraflops (0,3632 petaflops). Assim como no Cimatec Yemoja (descrito abaixo), seu poder é obtido ao combinar processadores Xeon e Xeon Phi. O Hybrid ocupou a 364º posição no Top 500.

7.3 – Modulo CPU

Constituído por 18.144 núcleos de processamento Intel Xeon, a unidade CPU do SDumont já ocupou o 433º no ranking internacional. Seu desempenho é de 321,1 teraflops (0,3211 petaflops).

Há um vídeo muito interessante apresentado pelo coordenados de TI do Santos Dummont com maiores detalhes da instalação:

Hoje o conjunto dos 3 supercomputadores juntos figuram na posição 276 dentre os 500.

8. Fênix (top 3)

Operando desde março de 2019, o supercomputador Fênix figura na 97ª posição em capacidade de processamento. Com 104,448
Gigabyte de memória e com 91,936 núcleos de CPU, o Atlas é o segundo maior supercomputador da América Latina segundo os parâmetros da lista. Instalado no Rio de Janeiro (RJ), ele contribuirá para multiplicar por cinco a capacidade de processamento de dados geofísicos da Petrobras.

O Fênix é um dos quatro supercomputadores que passam a incrementar a capacidade de processamento geofísico da Petrobras, que até o final de 2020 terá sua capacidade aumentada em 15 vezes em relação a 2018. O processamento geofísico aplica algoritmos matemáticos de alta complexidade para gerar imagens do subsolo das bacias sedimentares. Tais imagens são essenciais para todo o processo de exploração e produção de petróleo, desde a aquisição de novas áreas exploratórias até o desenvolvimento e produção de campos de petróleo.

A partir desta nova capacidade computacional, será possível fornecer imagens com maior definição e resolução, contribuindo para reduzir riscos geológicos e operacionais, aumentando a rentabilidade dos projetos de Exploração e Produção da Petrobras.

Dados do Supercomputador Fênix

• Número de servidores: 360
• Acelerador Matemático (GPU): Nvidia V100/32GB
• Aceleradores por servidor: 2
• Processador: Intel Xeon Gold 5122
• Processadores por servidor: 2
• Núcleos por processador: 4
• Velocidade: 3.6GHz
• Memória por servidor: 192GB
• Rede interna: InfiniBand EDR 100gbps
• Sistema operacional: CentOS 7.6
• Desempenho teórico: 5.372 TFLOPS Rpeak DP (ou 5,4 PFLOPS Rpeak DP)
• Desempenho medido: 3.161 TFLOPS Rmax (ou 3,2 PFLOPS Rmax)
• Consumo (na capacidade máxima): 390KW

9. Atlas (top 3)

O mais poderoso dos supercomputadores brasileiros, e o mais poderoso da America Latina, também da Petrobrás, o Atlas está na posição 65 de 500 e tem por objetivo efetuar os mesmos trabalhos de seu irmão Fenix possuindo o seguinte hardware:

• Número de servidores: 136
• Acelerador Matemático (GPU): Nvidia V100/32GB/SXM2
• Aceleradores por servidor: 8
• Processador: Intel Xeon Gold 6240
• Processadores por servidor: 2
• Núcleos por processador: 18
• Velocidade: 2.6GHz
• Memória por servidor: 768 GB
• Rede interna: InfiniBand EDR 100gbps
• Sistema operacional: CentOS 7.7
• Desempenho teórico: 8,0 PFLOPS Rpeak DP
• Desempenho medido: 4,4 PFLOPS Rmax (ou 4.376 TFLOPS Rmax)
• Consumo (na capacidade máxima): 546KW

10. Curiosidades

Tal qual vemos na mineração de bitcoins, é muito comum supercomputadores utilizarem placas de vídeo para processarem dados que normalmente seriam papel das CPU’s. Isso se deve ao fato de que GPUs possuem muito mais núcleos de processamento que as CPUs.

Exemplo, uma GTX 680 que usa o gk104 conta com 8 unidades smx, porém cada unidade conta com 192 Cuda cores, onde são multiplicados pelas unidades SMX; totalizando 1536 núcleos. Um Core i7 de alto nível possui “apenas” 8 núcleos físicos.

• Mas como é possível controlar uma GPU para esse tipo de tarefa?

Bom, primeiramente você utiliza softwares que não possuem limitações em seu uso ou funcionamento; nessas horas sistemas baseados em UNIX funcionam bem, pois permitem total controle do hardware instalado – se o driver de vídeo colaborar, claro!

Ao contrário das dispendiosas licenças do AIX® da IBM, o Linux é gratuito e maleável, dando essa liberdade que os pesquisadores tanto precisam para utilizar o poderio de seus supercomputadores. Afinal, os custos energéticos para manter um centro de pesquisa desses é altíssimo – o Santos Dummont consome 500 mil reais de energia/mês – e normalmente os cientistas não estão dispostos a pagar por caras e restritivas licenças de uso de software.

11. Menção Honrosa!

Não é um “supercomputador” como os citados acima, mas vale ser lembrado:

A Petrobras e a CIMATEC inauguraram em 2019 o OGBON!

O OGBON tem foco em pesquisa aplicada nas áreas de Geofísica, Geologia, Engenharia de Reservatórios e outros setores estratégicos de óleo e gás. Seu poder de processamento permitirá acelerar a tomada de decisões, visando solucionar problemas complexos com significativa redução de tempo de trabalho e custos. “É um projeto da ordem de R$30 milhões. OGBON significa ‘sabedoria’ em iorubá e temos muita expectativa de que toda essa sabedoria e potência tecnológica vai trazer grandes resultados para o setor de óleo e gás na Bahia e no Brasil”, disse Eduardo Santos, da Cenpes.

Dentre os aspectos técnicos do supercomputador, vale mencionar que este tem capacidade de processamento de 1.605 PFlops, é composto por 78 nós de computação GPU (total de 312 placas aceleradoras GPU V100 NVLink) e 27 nós de processamento (204 TeraFlops com processadores Intel Cascade Lake).

#UrbanCompassPony

Fontes:
Tecmundo: Brasil fora do TOP500
Tecmundo: 6 Supercomputadores brasileiros
TechInBrazil: Supercomputadores em Atividade no Brasil
Especificações técnicas do Cimatec Yemoja: UFMG
Supercomputador da Petrobras: Sísmico
Supercomputador mais rápido da America Latina em 2009: Brasil!
Campus do Cérebro: Inauguração
Núcleos de uma GPU: Quantidade!
Supercomputador Euler na USP: Imagem do post
Imagem do Campus do Cérebro: Fachada
Supercomputador Tupã pode parar: Minas Faz Ciencia
Tudo Celular
SenaiCimatec

UrbanCompassPony (José Humberto)

Autodidata, me aprofundei em sistemas operacionais baseados em UNIX®, principalmente Linux. Também procuro trazer assuntos correlacionados direta ou indiretamente, como automação, robótica e embarcados.