Físicos da Universidade Estadual de Moscou conseguem fazer PC processar em 15 minutos o que supercomputador leva 3 dias

Redação do Site Inovação Tecnológica –  07/07/2016

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O supercomputador usado pela equipe foi substituído por um PC comum com uma GPU comprada no comércio.[Imagem: Vladimir Kukulin]

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.

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.

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?

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.

PC faz em 15 minutos o que supercomputador leva 3 diasO primeiro simulador quântico prático, apresentado há poucos dias, mostra a viabilidade de simular também a “física de muitos corpos”. [Imagem: IQOQI/Harald Ritsch]

“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

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.”

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 scattering
V. N. Pomerantsev, V. I. Kukulin, O. A. Rubtsov, S.K. Sakhiev
Computer Physics Communications
Vol.: 204, July 2016, Pages 121-131
DOI: 10.1016/j.cpc.2016.03.018

25 Comentários

  1. Por essa não esperava! Esses Russos são soda, será que até o fim do ano já tem curso em português, gostaria de saber como eles conseguiram aprontar mais essa.

  2. Nunca duvidei da capacidade dos Russos, eles quando querem e tem $$ sabem fazer as coisas do modo deles direito !

    Não sou puxa saco de nenhum país, não tenho esse complexo de vira-latas, minha unica pátria é o Brasil, mas tbm não sou bobo.

    Meus amigos, enquanto a Rússia tá indo, os americanos já foram e voltaram, e já estão pensando em ir de novo, esses Yankes são danadinhos quando se trata de TI

  3. Porque os Russos são fodas, é os brasileiros não?
    O dia que os Brasileiros escolherem dentre um Enéas é um Lula.
    vamos saber em que direção vamos tomar, ou avançamos ou ficamos na merda.

  4. Sensacional! Os pesquisadores russos estão realmente de parabéns por essa quebra de paradigma. Conseguiram observar o problema de outra forma e revolucionaram.

  5. Plagiei a resposta … Parabens.

    Darth_SidiousHoje 0:26
    Porque os Russos são fodas, é os brasileiros não?
    O dia que os Brasileiros escolherem dentre um Enéas é um Lula.
    vamos saber em que direção vamos tomar, ou avançamos ou ficamos na merda.

  6. E olha que os russos estão sob o embargo dos americanos e sues paus mandados há anos .. imagine se não estivessem .
    .
    A Russia sempre foi alvo da ganância e das maldades dos pária ocidentais e mesmo assim se manterão em pé .. eles nunca se submeteram a caprichos de governos externo e nem se curvaram nos dia mais difíceis de suas vidas .. é por isso que os russos são fortes .
    .
    Assim como foi com os exército de Napoleão e aos nazistas … será com,os neofascista que impregnam a atmosfera daquela região ..a determinação da nação russa será enaltecida e certa … para o bravo povo russo .. estes neonazista serão mais uns FDP que eles terão que enfrentar e seguir em frente … resumindo ; o povo russo é um bom exemplo para certos povos do planeta a ser seguido .

  7. A Russia é uma das pátrias onde ciência é levado a sério é só lembrar quantos prêmios Nobel tem os russos nativos e migrados, o Brasil por exemplo não tem nenhum. Por isso que conhecimento aqui sempre foi relegado a segundo plano mesmo que nos últimos anos tenha aumentado o acesso a uma universidade que antes era algo que nenhum pobre sequer podia sonhar quando mais se formar; É pena que os golpistas vão rever isso e que universidade e estudo vai ser só para uma elite como quer a direita nacional.

    • O Brasileiro pobre começou a ter acesso as Universidades foi com FHC,só que criou-se muitos curso e vagas mas derrubou muito a qualidade do ensino do Brasil,este arremedo de partidos politicos desde PSDB,PT,PMDB,PCDB,PSOL e outros mais,todos só pensam em roubar,fique PT ou PSDB tudo farinha do mesmo saco,bom seria se FHC,LULA,DILMA fossem todos parar no Carandiru,que é lugar de bandido quase todos na maioria não prestam salvo alumas exceções,PT bando de bandidos joguei meu voto várias vezes fora neste povo safado,cansei de ser idióta quero todos na cadeia.

    • A única coisa que o governo impichado fez foi criar uma bolha nas universidades privadas. No mais criou algumas universidades federais que já estão sucateadas e ideologicamente aparelhadas. O mais importante, a qualidade no ensino superior, essa caiu desde 2003

  8. A Melhor resposta para o tema exposto aqui neste site. do porque os Russos estão muito anos a frente com seus notaveis e agora a India e China vem fazendo o mesmo …. a Tempos,acreditaram em sua Terra Natal e assim vem acontecendo o que o Mundo.

    assista .. https://www.youtube.com/watch?v=Ufo_Yw4FoSg

    Meu Eterno Respeito ao saudoso Dr Enéas

  9. Deagol?
    Vaderuxo?
    Triricopataless?

    Voces entenderam agora pq eu sempre digo q os Russos estão à frente em termos de ciências exatas?

    vcs vão aceitar ou vão chorar?

      • o fato de ter mais patentes não significa q a tecnologia é melhor… qualquer invento pode ser patentiado

        até aquele spray q os arbitros usam no gramado é patentiado

        o importante é a qualidade do q se registra

        e vc vai negar q os russos sao bons?

        isso é lutar contra os fatos

        os caras são muito inteligentes…. isso é uma caracteristica deles… ponto….

    • “””Deagol?
      Vaderuxo?
      Triricopataless?

      Voces entenderam agora pq eu sempre digo q os Russos estão à frente em termos de ciências exatas?””

      Não porque isso é uma mentira.

    • Ué, mas o ParTido que estava no poder até maio não era aquele que peitava “üzamericanú”? (embora falasse fino com a Bolívia). Não era o mesmo governo da “diplomacia ativa e altiva” (AKA Diplomacia dos atabaques). Não era o “Brasil- Putênfia”? O que você vai fazer agora, vai botar a culpa no juiz de Curitiba igual a Marilena Chauí fez?

      • owwww meu Deus do céu

        meu filho…

        #Melhore

        vai fazer 10 anos q eu vejo vcs com o mesmo discurso….

        na boa… mude a vitrola…. pq o disco já tá quebrado faz tempo

      • Pra você ver! A OrCrim ficou 13 LOOONGOS anos no “pudê” e os caras ainda colocam a culpa dos seus malfeitos e da da própria incompetência “nuzamericanú” ou então “nuefeagáfê”……..

        E você ainda vem reclamar de mim?

  10. Não se deve desmerecer os cientistas da computação que criaram o algoritmo que trata o problema no supercomputador, só abordaram o problema de uma forma que era mais complexa dentro dos parâmetros exigidos, ainda são altamente capazes e não são estáticos, vão aperfeiçoar o que já foi feito dentro da nova abordagem. Nem menos os ciêntistas físicos que criam o supercomputador, da mesma forma eles criam os PC’s, e esta é a função que lhes cabe, criar a ferramenta. Um cara aqui do meu curso foi trabalhar numa mineradora, e pediram para ele melhorar o algoritmo que tratava os dados levantados nas minas, pra saber onde era melhor extrair, levava vários dias computando. Ele descobriu que o programador original tinha incluído um loop “for” em uma função que não precisava estar lá e passou ela para fora, resultado, o processo se concluía em menos de uma hora sem alterar o resultado final e ele ganhou muitos pontos na empresa. Na verdade o programador original foi o que contribuiu mais criando todo algoritmo mas o segundo precisava de conhecimento para saber o que podia fazer para melhorar. No caso do texto não tem a ver com a modelagem matemática porque eles estavam usando a mesma modelagem de Ludwig Faddeev do supercomputador. Não tem a ver com microeletrônica porque não criaram hardware novo só adaptaram o que existia no mercado. Então tem a ver com Ciência da Computação porque se criou um novo algoritmo que aborda os problemas, usando a modelagem matemática existente de uma forma diferente, com necessidade de processamento e de memória menores, de acordo com as teorias de Turing. Foi um trabalho de programador. E isso é o que ele, programador, busca basicamente, criar algoritmos com necessidade computacional e de memória mais baixas o possível capazes de resolver problemas em um tempo satisfatoriamente aceitável. E se um PC pode resolver em 15′, o supercomputador usando a mesma abordagem nem se fala.

  11. Engraçado que lá naqueles sites conhecidos como “fossas”, em nenhuma das três fossas saiu nada sobre isso… por que será ??????

  12. Meu Deus !!

    os americanófilos e Russófilos do blog ainda não entenderam pelo q eu vi aki nos comentários.

    enquanto o Brasil aceitar ser colonia de qualquer país q seja, iremos pastar e comer capim na mão de um deles, não importa se seja os EUA, Rússia ou China

    E isso tbm não quer dizer q devemos ser inimigos de todos eles, e não podemos fazer parcerias, leiam nas entrelinhas.

    primeiramente parem de puxar o saco deles, esse seria o primeiro passo a tomar dos brasileiros, respeitar sim, mas sem lamber as botas de ninguém.

  13. Infelizmente se percebe claramente ao ler os comentários que grande parte da população brasileira e alienada politicamente, pois somente possui uma visão miope dos fatos, agindo muito mais na defesa de seu peleguismo partidário, do que na busca de soluções definitivas para crise de ética brasileira.

    Um lado reputa a crise aos 13 anos de PT e outro lado afirma que foi golpe, porém nenhum dos lados enxerga que continuamos a ser expoliados, furtados roubados, enganados, ludibriados, etc.

    Os defensores do golpe, e da era da Temeridade esquecem´se que quem criou a denominada “democracia participativa” que ada mais é do que o nefasto jargão político brasileiro do “é dando que se recebe” foi FHC, os mesmos “democratas de camisinha” defendem um governo que em três meses já abriu um rombo no orçamento público de 130 bilhões de reais apenas com beneses e privilégios a juízes, governadores e devedores tributário do porte de uma Rede Globo, esquecem-se também que o tão criticado aparelhamento do Estado pelo PT continua a ser usado pelo PMBD e PSDB ou vamos esquecer das inúmeras delações envolvendo os caciques destes partidos e que o STF esta sentado em cima.

    Ou seja aos defensores do atual governo cabe a pecha de tolos conformados pois referendam ao fato que pode roubar desde que seja do meu partido.

    Enquanto o outro lado tenta justificar a vota de um governo que se aliou aos mais sordidos esquemas, uma partido que surrupiou nossas riquezas para implantação e manutenção de uma projeto de poder noa apenas interno mas sobretudo nas demais republiquetas de bananas que pululam na América Latina.

    Assim resta ao povo brasileiro se tornar um coxinha idiota ou um pão com mortadela alienado, e ter a certeza de que um país que poderia ser um gigante continua a ser um flagelado da ética e da moral, pois somos tão alienados que tiramos as raposas e entregamos o galinheiro aos lobos.

    • Não dá cara…

      esses caras tem o mesmo discurso há mais de 1 decada

      tu sabe oq é isso?

      Vaderuxo e TiriricoPataLess nao mudam o discurso há 10 anos, brother

      esse povo simplesmente não tem mais jeito…..

      • Todos os seus comentários são ataques ao Vader e a trilogia.

        Nenhum tem conteúdo. Cada vez temos mais certeza de que não é engenheiro coisa nenhuma.

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