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Por que os países estão competindo para construir os maiores supercomputadores? Futuro dos Computadores P6

David Tal, editor, futurista
@DavidTalWrites
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Ter, 09 / 15 / 2020 - 15: 33

Quem controla o futuro da computação, é dono do mundo. As empresas de tecnologia sabem disso. Os países sabem disso. E é por isso que as partes que pretendem possuir a maior pegada em nosso mundo futuro estão em uma corrida em pânico para construir supercomputadores cada vez mais poderosos.

Quem está ganhando? E como exatamente todos esses investimentos em computação serão recompensados? Antes de explorarmos essas questões, vamos recapitular o estado do supercomputador moderno.

Uma perspectiva de supercomputador

Assim como no passado, o supercomputador médio de hoje é uma máquina enorme, comparável em tamanho a um estacionamento que comporta de 40 a 50 carros, e eles podem calcular em um dia a solução para projetar o que levaria milhares de anos para um computador pessoal médio resolver. A única diferença é que, assim como nossos computadores pessoais amadureceram em poder de computação, nossos supercomputadores também.

Para contextualizar, os supercomputadores de hoje competem em uma escala petaflop: 1 Kilobyte = 1,000 bits 1 Megabit = 1,000 kilobytes 1 Gigabit = 1,000 Megabits 1 Terabit = 1,000 Gigabits 1 Petabit = 1,000 Terabits

Para traduzir o jargão que você lerá abaixo, saiba que um 'Bit' é uma unidade de medida de dados. 'Bytes' são uma unidade de medida para armazenamento de informações digitais. Finalmente, 'Flop' significa operações de ponto flutuante por segundo e mede a velocidade da computação. As operações de ponto flutuante permitem a computação de números muito longos, uma habilidade vital para uma variedade de campos científicos e de engenharia e uma função para a qual os supercomputadores são construídos especificamente. É por isso que, quando se fala em supercomputadores, a indústria usa o termo 'flop'.

Quem controla os principais supercomputadores do mundo?

Quando se trata da batalha pela supremacia dos supercomputadores, os países líderes realmente são quem você esperaria: principalmente os Estados Unidos, China, Japão e alguns estados da UE.

No entanto, por mais que plantar uma participação no top 10 global tenha prestígio, o que realmente importa é a participação de um país nos recursos de supercomputação do mundo, e aqui um país avançou: a China.

Por que os países competem pela supremacia dos supercomputadores

Com base numa Classificação 2017, a China abriga 202 dos 500 supercomputadores mais rápidos do mundo (40%), enquanto os Estados Unidos controlam 144 (29%). Mas os números significam menos do que a escala de computação que um país pode explorar, e aqui também a China controla uma liderança dominante; além de possuir dois dos três principais supercomputadores (2018), a China também possui 35% da capacidade mundial de supercomputação, em comparação com os 30% dos EUA.

Neste ponto, a pergunta natural a ser feita é: quem se importa? Por que os países competem para construir supercomputadores cada vez mais rápidos?

Bem, como descreveremos abaixo, os supercomputadores são uma ferramenta facilitadora. Eles permitem que os cientistas e engenheiros de um país continuem fazendo progressos constantes (e, às vezes, saltos gigantes) em áreas como biologia, previsão do tempo, astrofísica, armas nucleares e muito mais.

Em outras palavras, os supercomputadores permitem que o setor privado de um país construa ofertas mais lucrativas e seu setor público opere com mais eficiência. Ao longo de décadas, esses avanços habilitados por supercomputadores podem transformar significativamente a posição econômica, militar e geopolítica de um país.

Em um nível mais abstrato, o país que controla a maior parte da capacidade de supercomputação é dono do futuro.

Quebrando a barreira do exaflop

Dadas as realidades descritas acima, não deveria ser surpresa que os EUA estejam planejando um retorno.

Em 2017, o presidente Obama lançou a Iniciativa Nacional de Computação Estratégica como uma parceria entre o Departamento de Energia, o Departamento de Defesa e a National Science Foundation. Essa iniciativa já concedeu um total de US$ 258 milhões a seis empresas em um esforço para pesquisar e desenvolver o primeiro supercomputador exaflop do mundo chamado aurora. (Para alguma perspectiva, são 1,000 petaflops, aproximadamente o poder de cálculo dos 500 maiores supercomputadores do mundo combinados e um trilhão de vezes mais rápido que seu laptop pessoal.) Este computador está programado para ser lançado por volta de 2021 e apoiará as iniciativas de pesquisa de organizações como Departamento de Segurança Interna, NASA, FBI, Institutos Nacionais de Saúde e muito mais.

Edit: Em abril de 2018, o Governo dos EUA anunciou US$ 600 milhões para financiar três novos computadores exaflop:

* Sistema ORNL entregue em 2021 e aceito em 2022 (sistema ORNL) * Sistema LLNL entregue em 2022 e aceito em 2023 (sistema LLNL) * Sistema Potencial ANL entregue em 2022 e aceito em 2023 (sistema ANL)

Infelizmente para os EUA, a China também está trabalhando em seu próprio supercomputador exaflop. Assim, a corrida continua.

Como os supercomputadores permitirão avanços científicos futuros

Sugeridos anteriormente, os supercomputadores atuais e futuros permitem avanços em uma variedade de disciplinas.

Entre as melhorias mais imediatas que o público notará é que os gadgets do dia a dia começarão a funcionar muito mais rápido e melhor. O big data que esses dispositivos compartilham na nuvem será processado de forma mais eficaz por supercomputadores corporativos, para que seus assistentes pessoais móveis, como o Amazon Alexa e o Google Assistant, comecem a entender o contexto por trás de sua fala e responda perfeitamente às suas perguntas desnecessariamente complexas. Toneladas de novos wearables também nos darão poderes incríveis, como tampões de ouvido inteligentes que traduzem instantaneamente idiomas em tempo real, no estilo Star Trek.

Da mesma forma, em meados da década de 2020, uma vez a Internet das coisas amadurece nos países desenvolvidos, quase todos os produtos, veículos, prédios e tudo em nossas casas estarão conectados à web. Quando isso acontecer, seu mundo se tornará mais fácil.

Por exemplo, sua geladeira enviará uma lista de compras por mensagem quando você ficar sem comida. Você então entrará em um supermercado, escolherá a lista de alimentos e sairá sem nunca se envolver com um caixa ou caixa registradora - os itens serão automaticamente debitados de sua conta bancária no segundo em que você sair do prédio. Quando você sair para o estacionamento, um táxi autônomo já estará esperando por você com o porta-malas aberto para guardar suas malas e levá-lo para casa.

Mas o papel que esses futuros supercomputadores desempenharão no nível macro será muito maior. Alguns exemplos:

Simulações digitais: Supercomputadores, especialmente em exascale, permitirão aos cientistas construir simulações mais precisas de sistemas biológicos, como previsões do tempo e modelos de mudanças climáticas de longo prazo. Da mesma forma, vamos usá-los para criar melhores simulações de tráfego que podem ajudar no desenvolvimento de carros autônomos.

Semicondutores: os microchips modernos tornaram-se complexos demais para que equipes de humanos se projetem efetivamente. Por esta razão, softwares de computador avançados e supercomputadores estão cada vez mais assumindo um papel de liderança na arquitetura dos computadores de amanhã.

Agricultura: Os supercomputadores do futuro permitirão o desenvolvimento de novas plantas resistentes à seca, ao calor e à água salgada, além de nutritivas — trabalho essencial necessário para alimentar os próximos dois bilhões de pessoas projetadas para entrar no mundo até 2050. Leia mais em nosso Futuro da população humana série.

Big Pharma: As empresas farmacêuticas finalmente ganharão a capacidade de processar completamente uma enorme variedade de genomas humanos, animais e vegetais que ajudarão na criação de novos medicamentos e tratamentos para uma variedade de doenças comuns e não tão comuns do mundo. Isso é especialmente útil durante novos surtos de vírus, como o susto de Ebola de 2015 na África Oriental. As futuras velocidades de processamento permitirão que as empresas farmacêuticas analisem o genoma de um vírus e construam vacinas personalizadas em dias, em vez de semanas ou meses. Leia mais em nosso Futuro da Saúde série.

Segurança nacional: Esta é a principal razão pela qual o governo está investindo tanto no desenvolvimento de supercomputadores. Supercomputadores mais poderosos ajudarão os futuros generais a criar estratégias de batalha precisas para qualquer situação de combate; ajudará a projetar sistemas de armas mais eficazes e ajudará as agências policiais e de espionagem a identificar melhor as ameaças potenciais muito antes que possam prejudicar os civis domésticos.

inteligência artificial

E então chegamos ao controverso tema da inteligência artificial (IA). Os avanços que veremos na verdadeira IA durante as décadas de 2020 e 2030 dependem inteiramente do poder bruto dos futuros supercomputadores. Mas e se os supercomputadores que sugerimos ao longo de todo este capítulo pudessem se tornar obsoletos por uma classe inteiramente nova de computador?

Bem-vindo aos computadores quânticos – o capítulo final desta série está a apenas um clique de distância.