Como a supercomputação baseada em nuvem está mudando a P&D

Como a supercomputação baseada em nuvem está mudando a P&D
Como a supercomputação baseada em nuvem está mudando a P&D

A nuvem tornou o poder de processamento dos computadores mais poderosos do mundo acessível a uma gama maior de empresas do que nunca. Em vez de ter que arquitetar, projetar e construir um supercomputador, as empresas agora podem alugar horas na nuvem, possibilitando um tremendo poder computacional para suportar P&D. Mas por onde as empresas devem começar? Que tipos de projetos poderiam se beneficiar desse investimento? Existem alguns usos comuns que têm valor comprovado: avaliar novos projetos por meio de simulação baseada em nuvem em vez de prototipagem física, simular a interação de um produto com cenários do mundo real quando a prototipagem física é impraticável e prever o desempenho de uma gama completa de projetos potenciais. Também abre as possibilidades de novos produtos e serviços, o que antes seria impossível ou impraticável.


Embora a nuvem agora seja onipresente na computação corporativa, há uma área em que a mudança para a nuvem começou silenciosamente: a supercomputação. Um termo genérico para os maiores e mais poderosos computadores do mundo, os supercomputadores já estavam disponíveis apenas para governos, universidades de pesquisa e as corporações mais abastadas, e eram usados para quebrar códigos inimigos, simular clima e projetar reatores nucleares. Mas hoje, a nuvem está trazendo a supercomputação para o mainstream.

Essa transição tem o potencial de acelerar (ou gerar disrupção) a forma como as empresas entregam produtos complexos de engenharia, desde a concepção de foguetes capazes de alcançar jatos espaciais e supersônicos até a criação de novas drogas e a descoberta de vastas piscinas 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 interrupções do software como serviço à computação móvel, a supercomputação abrirá novas possibilidades para inovações acelerando 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 $5 bilhões (ajustado 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, planeja entregar seus Abertura de avião supersônico 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 maioria dos testes físicos de prototipagem e túnel de vento exigidos pelo Concorde. Devido à nuvem, o Boom (que é um cliente Rescale) poderia se dar ao luxo de executar rapidamente 53 milhões de horas de computação na Amazon Web Services (AWS) com planos de escalar para mais de 100 milhões de horas de computação. A empresa já tem compromissos de Unidos comprar 15 de seus jatos de transporte supersônicos, mesmo que a aeronave ainda não tenha voado. Essa é a confiança que as companhias aéreas têm nos milhões de horas nos resultados de simulação computacional 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 a 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 para configurar e manter. Terceiro, 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 valer a pena o esforço. Hoje, os pesquisadores podem usar seu software de simulação preferido com poder computacional quase ilimitado, sem precisar 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 os custos e encontrar o equilíbrio entre o tempo de solução e o menor custo. Resumindo, é uma experiência de supercomputação centrada em P&D, disponível sob demanda e cobrada por consumo.

A pergunta é: Como você sabe quando tem um problema que um supercomputador pode ajudar a resolver?

Quando vale a pena um supercomputador?

Na última década, o big data deu à empresa novos insights de negócios profundos e melhorou a forma como grandes conjuntos de dados são analisados. Os métodos computacionais em P&D melhorarão o desempenho físico de produtos de engenharia por meio de simulações tão profundamente quanto. O traço 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 conseguem comercializar novas inovações de produtos. A startup Sensatek, com sede na Flórida, criou um sensor de 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, bicicletas especializadas realiza simulações com prototipagem rápida para que eles 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, depende de simulações para validar projetos de reatores potenciais, já que nenhum reator de fusão comercial jamais existiu. A Firefly Aerospace, uma startup de foguetes baseada no Texas, conta com engenharia computacional para explorar e testar os projetos de seus foguetes comerciais ligados à lua. Da mesma forma, os fabricantes de medicamentos precisam de simulações complexas para saber como as moléculas irão interagir com um ambiente biológico antes de se comprometerem a produzir novos avanços na descoberta de medicamentos.

Combine IA/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 potenciais. 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 ganham 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. No desenvolvimento de sistemas avançados de assistência ao motorista, os algoritmos de ML podem treinar o software do motorista em mundos simulados. Assim como o teste do túnel de vento da aeronave se tornou virtual, o mesmo acontece com os testes para sistemas de direção autônoma. 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 e a natureza conectada da nuvem criam novas possibilidades para a ciência e a 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 da fabricação. Essa nova abordagem traz essencialmente a integração contínua (uma prática comum no desenvolvimento de software atualmente) 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 sistemas.

De Big Data a Big Compute

Com todos os investimentos da última década em torno de mídias sociais, dispositivos móveis e tecnologias de nuvem, as próximas grandes transformações do setor provavelmente virão no mundo da ciência e da engenharia. Neste novo mundo, a geração de dados — não apenas a coleta — crescerá em importância à medida que simulações que criam gêmeos digitais de produtos do mundo real se tornarem mais comuns.

O aproveitamento da supercomputação na nuvem está se tornando fundamental para a inovação em muitos setores, especialmente porque a integração contínua e a entrega contínuas vinculam P&D cada vez mais perto dos ciclos de produtos e do processo de entrega de software da empresa. A supercomputação na nuvem está tornando possível o que parecia ficção científica ontem. De fato, existem indústrias inteiras 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 há 15 anos. Esses líderes de inovação no setor aeroespacial exigiram centenas de milhões de dólares apenas para construir a infraestrutura de computadores que pudesse executar as simulações que seus negócios precisavam. Mas empresas aeroespaciais de última geração, como Firefly, Relativity e Virgin Orbit, agora podem fornecer resultados de P&D a menos de um décimo do custo de seus pares legados. E eles podem fazer isso hoje em qualquer escala, eliminando rapidamente as barreiras para a inovação.

Hoje, qualquer pessoa pode ativar um supercomputador de classe mundial em seu cartão de crédito. Isso muda o ritmo e a dinâmica da inovação, cujo impacto só recentemente está começando a surgir.



  • JP
    Joris Poort is the Founder and Chief Executive Officer of Rescale, a platform for intelligent cloud supercomputing. A Harvard Business School graduate, Joris was previously a consultant at McKinsey and an engineer at Boeing. Find him on LinkedIn and Twitter.
  • Related Posts
    Os novos líderes do século XXI

    Líderes em negação

    Sigmund Freud descreveu a negação como um estado de "saber-mas não sabendo". A distância entre o mundo como é e o mundo como você quer que seja é simplesmente grande demais, e você congele em suas faixas. Freud viu a negação, nas palavras de seu biógrafo principal, Pedro Gay, como "um estado de apreensão racional que [...]
    Leer más