Numa declaração assinada no passado mês de Março, integrada nas comemorações dos 60 anos do tratado de Roma, sete países europeus, entre os quais Portugal, assinaram uma declaração que define como objectivo que a União Europeia venha a ter dois dos supercomputadores mais poderosos do mundo em 2023.
Os supercomputadores são usados, principalmente, para simular sistemas físicos complexos e para processar grandes volumes de informação. Investigadores do IST, assim como de outras universidades portuguesas, têm utilizado regularmente alguns dos grandes supercomputadores mundiais para estudar diversos fenómenos físicos de grande importância científica. Entre os fenómenos estudados estão a simulação de ondas gravíticas (previstas por Einstein e só recentemente detectadas), a interação entre plasmas e lasers (com muitas aplicações em energia e saúde), o comportamento de sais em estado líquido (importantes para a tecnologia de baterias), o estudo do escoamento de fluidos turbulentos (com aplicações no projecto de veículos) e a análise dos resultados das colisões de partículas efectuadas no CERN (que levou à descoberta do Bosão de Higgs).
Estas actividades dos cientistas portugueses justificam a razão pela qual Portugal foi um dos sete países a assinar a declaração, em conjunto com a Alemanha, França, Itália, Espanha, Holanda e Luxemburgo. Atualmente, nenhum dos dez computadores mais poderosos do mundo está em países da União Europeia, embora um deles esteja na Suíça. Os outros nove estão na China, Estados Unidos e Japão. A iniciativa europeia em computação de elevado desempenho (High Performance Computing) pretende recolocar a União Europeia no grupo de países que controla os computadores mais poderosos do mundo desenvolvendo, até 2023, dois supercomputadores (exascale machines), mais de dez vezes mais poderosos que os atualmente existentes, cada um deles com a capacidade de executar um trilião de operações por segundo, ou seja, 10 elevado a 18 (um 1 seguido de 18 zeros) operações por segundo.
Para além das aplicações científicas, os supercomputadores permitem que empresas e instituições possam inovar de forma mais competitiva, projectando sistemas mais eficientes, seguros e eficazes. As aplicações da supercomputação são muitos vastas, e incluem a simulação de modelos climáticos, a observação da Terra, o projecto de novos veículos energeticamente eficientes, a simulação de novas formas de produzir energia e o estudo e projecto de novos materiais.
Uma das aplicações mais desafiantes é a modelação e simulação do funcionamento do cérebro humano. Num projecto europeu em curso, de grande dimensão, o Human Brain Project (em que Portugal também participa), pretende-se exactamente modelar e simular, com precisão, partes significativas de cérebros animais e humanos, o que permitirá ajudar a perceber como se desenvolvem as doenças neurodegenerativas. Subsistemas com mais de uma dezena de milhar de neurónios foram já simulados neste projecto, usando para tal o supercomputador que existe na Suíça. Estima-se que o cérebro humano tenha aproximadamente 100 mil milhões de neurónios, cada um deles ligado a milhares de outros neurónios, através de sinapses. O número de sinapses num cérebro humano é assim estimado ser da ordem dos 1000 biliões, aproximadamente um 1 seguido de 15 zeros. É usual, por isso, dizer-se que o cérebro humano é tão complexo que nunca poderá ser compreendido. Porém, uma máquina exascale poderá usar mais de 1000 operações por segundo para simular cada sinapse dum cérebro humano, o que significa que terá, em princípio, capacidade suficiente para fazer a simulação em tempo real, usando modelos adequados. Porém, passarão ainda muitos anos até que possamos ter modelos suficientemente precisos do cérebro humano para que tal simulação possa ser fidedigna e útil para a ciência.
Professor do Departamento de Eng. Informática do IST
Presidente do Instituto Superior Técnico
