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Embora a nuvem agora seja onipresente na computação corporativa, há uma área em que a mudança para a nuvem apenas começou discretamente: a supercomputação. Um termo genérico para os maiores e mais poderosos computadores do mundo, os supercomputadores já estiveram disponíveis apenas para governos, universidades de pesquisa e as corporações mais abastadas, e foram usados para decifrar códigos inimigos, simular o clima e projetar reatores nucleares. Mas hoje, a nuvem está trazendo a supercomputação para o mainstream.
Esta transição tem o potencial de acelerar (ou interromper) como as empresas fornecem produtos de engenharia complexos, desde o projeto de foguetes capazes de alcançar o espaço e jatos supersônicos até a criação de novos medicamentos e a descoberta de vastas reservas de petróleo e gás escondidas no subsolo. Assim como a computação em nuvem corporativa criou novas maneiras para as empresas envolverem os clientes e as disrupções do software como serviço à computação móvel, a supercomputação abrirá novas possibilidades para inovações ao acelerar a velocidade de P&D e o desenvolvimento de produtos em ordens de magnitude.
Por exemplo, o programa de transporte supersônico Concorde levou 25 anos e US$ 5 bilhões (ajustados pela inflação) para lançar seu primeiro voo comercial em 1976. Compare essa linha do tempo com a Boom Supersonic, uma startup que promete reduzir o tempo de viagem aérea pela metade, transportando passageiros entre Nova York e Paris em 3,5 horas. Fundada apenas em 2014, ela planeja entregar seu avião supersônico Overture na metade do tempo, por uma pequena fração do custo e do pessoal.
A rápida velocidade de P&D da Boom foi impulsionada pela supercomputação em nuvem. Simulações rápidas de software permitiram à empresa substituir a maior parte da prototipagem física e dos testes de túnel de vento exigidos pelo Concorde. Por causa da nuvem, o Boom (que é um cliente Rescale) pode executar rapidamente 53 milhões de horas de computação no Amazon Web Services (AWS) com planos de escalar para mais de 100 milhões de horas de computação. A empresa já tem compromissos da United para comprar 15 de seus jatos supersônicos de transporte, embora a aeronave ainda não tenha voado. Essa é a confiança que as companhias aéreas têm nos milhões de horas em resultados de simulação de computador produzidos até o momento.
Então, dado o potencial dessa tecnologia, por que menos de um em cada quatro supercomputadores para simulações são baseados em nuvem? A resposta simples é que é difícil. A engenharia computacional requer uma pilha de tecnologia complexa e especializada, e poucas organizações de TI da empresa têm experiência interna para configurar uma operação real de P&D na nuvem.
Existem alguns motivos para isso. Primeiro, a infraestrutura de computação de alto desempenho, que possibilita a engenharia computacional, é uma nova oferta para provedores de nuvem pública. Em segundo lugar, o software de simulação necessário pode ser complexo de configurar e manter. Em terceiro lugar, escolher a combinação certa de software/hardware e manter a configuração adequada à medida que a tecnologia de TI avança é fundamental para alcançar o desempenho ideal para cargas de trabalho de engenharia computacional. Estou familiarizado com o quão desafiador esse processo pode ser para as organizações porque minha empresa, Rescale, é especializada em ajudar empresas a configurar e automatizar esses sistemas.
Embora possa ser difícil colocar um supercomputador baseado em nuvem em funcionamento, as recompensas podem fazer valer o esforço. Hoje, os pesquisadores podem usar seu software de simulação de escolha com poder de computação quase ilimitado, sem nunca ter que se preocupar com a infraestrutura, e executar desktops baseados em nuvem para interagir com suas simulações ou modelos. Os líderes de tecnologia podem aplicar políticas para controlar custos e encontrar o equilíbrio entre o tempo de resolução e o custo mais baixo. Resumindo, é uma experiência de supercomputação centrada em P&D, disponível sob demanda e cobrada pelo consumo.
A questão é: como você sabe quando tem um problema que um supercomputador pode ajudar a resolver?
Quando um supercomputador vale a pena?
Na última década, o big data forneceu à empresa novos insights de negócios profundos e melhorou a forma como grandes conjuntos de dados são analisados. Métodos computacionais em P&D melhorarão o desempenho físico de produtos de engenharia por meio de simulações com a mesma profundidade. O ponto comum em todas as simulações é que estamos determinando as prováveis observações de como um produto interagiria com seu ambiente, com base nos princípios científicos que moldam nosso mundo — da física à química e à termodinâmica.
A supercomputação baseada em nuvem pode ser particularmente útil para organizações nas seguintes situações:
Acelere o tempo de lançamento no mercado: avaliar novos projetos por meio de simulação baseada em nuvem em vez de prototipagem física pode acelerar drasticamente a rapidez com que as empresas podem comercializar inovações de novos produtos. A startup Sensatek, com sede na Flórida, criou um sensor IoT inovador que adere às pás da turbina para medir as tensões internas nos motores a jato durante o voo. A Força Aérea queria comprar os sensores da Sensatek, mas a empresa não tinha recursos para comprar supercomputadores para aperfeiçoar seu produto com rapidez suficiente, até que se voltou para a computação de alto desempenho na nuvem. Da mesma forma, a Specialized Bicycles realiza simulações com prototipagem rápida para que possam ajustar rapidamente a aerodinâmica e o desempenho geral de suas bicicletas de estrada.
Gêmeos digitais: simular a interação de um produto com cenários do mundo real é fundamental quando a prototipagem física é impraticável. Por exemplo, a Commonwealth Fusion Systems, uma startup de reator nuclear de fusão, conta com simulações para validar projetos de reator em potencial, já que nenhum reator de fusão comercial jamais existiu. A Firefly Aerospace, uma startup de foguetes com sede no Texas, conta com engenharia computacional para explorar e testar os projetos de seus foguetes comerciais lunares. Da mesma forma, os fabricantes de medicamentos precisam de simulações complexas para saber como as moléculas irão interagir com um ambiente biológico antes que possam se comprometer a produzir novos avanços na descoberta de medicamentos.
Combine AI/ML com simulação: as simulações podem não apenas prever o desempenho de um único produto projetado por humanos, mas também prever o desempenho de uma gama completa de projetos em potencial. As organizações que investem nesses experimentos virtuais desenvolvem propriedade intelectual nos modelos que cobrem uma ampla gama de parâmetros de design e implicações para o desempenho do produto. É aqui que as empresas pioneiras obtêm vantagem competitiva com seus ativos de dados. Montadoras como Nissan, Hyundai e Arrival tornam muito mais fácil e rápido para seus engenheiros testar novas técnicas de design para construir veículos mais seguros e eficientes em um ambiente operacional cada vez mais complexo com recursos autônomos, elétricos e conectados. Ao desenvolver sistemas avançados de assistência ao motorista, os algoritmos de ML podem treinar o software do motorista em mundos simulados. Assim como os testes de túnel de vento de aeronaves se tornaram virtuais, os testes de sistemas de direção autônoma também podem. No espaço das ciências da vida, a Recursion Pharmaceuticals está aplicando técnicas de Inteligência Artificial à biologia e acelerando novas descobertas de medicamentos analisando células 20 vezes mais rápido usando aprendizado de máquina em supercomputadores.
Novos produtos ou serviços habilitados para computação: a escala da nuvem e a natureza conectada criam novas possibilidades para ciência e engenharia. Por exemplo, a Samsung Electronics criou uma plataforma baseada em nuvem para colaboração em engenharia computacional, para que os clientes fabless - que projetam e vendem hardware, mas não o fabricam - possam usar diversas ferramentas de automação de design eletrônico sob demanda e colaborar em projetos com a Samsung antes fabricação. Esta nova abordagem essencialmente traz integração contínua (uma prática comum no desenvolvimento de software hoje) para produtos de engenharia. Os engenheiros podem não apenas validar rapidamente suas decisões de projeto, mas também integrar seus projetos a um sistema geral para colaboração perfeita e simulação e validação em nível de sistema.
Do Big Data ao Big Compute
Com todos os investimentos na última década em mídias sociais, dispositivos móveis e tecnologias de nuvem, as próximas grandes transformações do setor provavelmente ocorrerão no mundo da ciência e da engenharia . Neste novo mundo, a geração de dados - não apenas a coleta - crescerá em importância à medida que as simulações que criam gêmeos digitais de produtos do mundo real se tornarem mais comuns.
Aproveitar a supercomputação na nuvem está se tornando fundamental para a inovação em muitos setores, principalmente porque a integração contínua e a entrega contínua vinculam a P&D cada vez mais aos ciclos de produto e ao processo de entrega de software de uma empresa. A supercomputação na nuvem está tornando possível o que ontem parecia ficção científica. De fato, existem setores inteiros que só existem por causa dessa nova capacidade computacional – como viagens espaciais privadas.
Empresas de foguetes como SpaceX e Blue Origin quase não eram possíveis 15 anos atrás. Esses líderes de inovação no setor aeroespacial precisaram de centenas de milhões de dólares apenas para construir a infraestrutura de computadores que pudesse executar as simulações exigidas por seus negócios. Mas empresas aeroespaciais de última geração, como Firefly, Relativity e Virgin Orbit, agora podem fornecer resultados de P&D com menos de um décimo do custo de seus pares legados. E eles podem fazer isso hoje em qualquer escala, eliminando rapidamente as barreiras à inovação.
Hoje, qualquer pessoa pode criar um supercomputador de classe mundial com seu cartão de crédito. Isso muda o ritmo e a dinâmica da inovação, cujo impacto só recentemente começa a surgir.
