Verdadeiros titãs, os supercomputadores são máquinas de altíssimo desempenho capazes de realizar trilhões de cálculos por segundo. Eles operam com milhares de processadores trabalhando em paralelo e altíssimo poder de armazenamento. Isso permite o processamento de um volume massivo de dado e a possibilidade de simular fenômenos complexos que seriam impossíveis de analisar em equipamentos convencionais.
Da previsão do clima e monitoramento de desastres naturais até o desenvolvimento de medicamentos, exploração espacial e inteligência artificial em larga escala. Graças à capacidade de modelar cenários complexos com rapidez e precisão, essas máquinas permitem avanços significativos na ciência e na sociedade, ajudando a resolver problemas críticos do mundo moderno e a projetar soluções para um futuro mais seguro e sustentável.
1 – Previsão do clima e desastres naturais
Em um cenário de mudanças climáticas aceleradas, os supercomputadores se tornaram ferramentas indispensáveis para a previsão do clima e a gestão de desastres naturais. Com a intensificação de tempestades, ondas de calor, secas e enchentes, essas máquinas processam quantidades gigantescas de dados meteorológicos e geográficos em tempo real, simulando padrões climáticos complexos e fenômenos extremos que ameaçam comunidades e economias.
Ao integrar informações de temperatura, pressão atmosférica, ventos, umidade e correntes oceânicas, os supercomputadores permitem antecipar eventos climáticos severos e planejar respostas estratégicas. Isso ajuda governos, equipes de emergência e cidadãos a se preparar com antecedência, minimizando impactos humanos e econômicos.
Exemplos de supercomputadores voltados à previsão do clima
- Fugaku (Japão): simula tufões, terremotos e inundações; permite modelagens climáticas detalhadas com mais de 442 petaflops.
- Mistral (Alemanha): especializado em mudanças climáticas e modelagem atmosférica global, estudando aquecimento e eventos extremos.
- Summit (EUA): realiza simulações de padrões climáticos complexos, oceanos e atmosfera.
- Piz Daint (Suíça): prevê impactos de mudanças climáticas em geleiras, correntes oceânicas e ecossistemas.
- LUMI (Finlândia): foca em pesquisas ambientais e desastres naturais, sendo um dos supercomputadores mais sustentáveis do mundo.
2 – Novos medicamentos e vacinas
Os supercomputadores têm desempenhado um papel crucial na descoberta de novos medicamentos e vacinas, tornando pesquisas complexas muito mais rápidas e precisas. Com capacidade de processar bilhões de interações moleculares simultaneamente, essas máquinas permitem identificar compostos promissores, estudar o comportamento de proteínas e vírus, e prever efeitos de novos tratamentos antes mesmo de testes em laboratório.
Durante a pandemia de COVID-19, por exemplo, supercomputadores foram fundamentais para simular como o vírus interage com potenciais antivirais, acelerando o desenvolvimento de vacinas e terapias eficazes. Além disso, eles auxiliam na análise de genomas e na medicina personalizada, que adapta tratamentos ao perfil genético de cada paciente. Com isso, a supercomputação não só reduz o tempo e o custo da pesquisa biomédica, como também aumenta a eficiência e a precisão da ciência médica.
Exemplos de supercomputadores na descoberta de medicamentos e vacinas:
- Summit (EUA): simula interações moleculares de vírus e proteínas, acelerando pesquisa de antivirais e vacinas.
- Fugaku (Japão): realiza simulações de vírus e estudos de infecciosidade para priorizar medicamentos.
- Sierra (EUA): usado em modelagens biomoleculares de grande escala para desenvolvimento de tratamentos experimentais.
- Cori (EUA): permite analisar reações químicas e biológicas complexas, ajudando a identificar novas moléculas terapêuticas.
No Brasil, dois exemplos se destacam. O supercomputador Vital, do Instituto Butantan, no Rio de Janeiro, apoia pesquisas sobre doenças tropicais e resistência a medicamentos. Já em São Paulo, o Sirius, do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), utiliza supercomputadores para acelerar a descoberta de medicamentos e vacinas, incluindo pesquisas contra doenças negligenciadas e emergentes.
O Sirius é, atualmente, o maior equipamento científico do país.
3 – Energia limpa e sustentabilidade
A transição energética para fontes mais limpas e renováveis depende de experimentação e inovação, e é aqui que entram os supercomputadores. Eles são usados para simular o comportamento de turbinas eólicas, painéis solares e reatores de fusão nuclear, otimizando projetos e reduzindo custos operacionais. Com esses modelos digitais, cientistas conseguem prever o desempenho de novas tecnologias, testar hipóteses e avaliar impactos ambientais em escala global. A aplicação da computação de alto desempenho no setor energético está acelerando o caminho para um futuro mais sustentável e eficiente.
Iniciativas relevantes na área de supercomputação voltadas para energia limpa e sustentabilidade no Brasil:
- Harpia (Petrobras): 146 petaflops, alimentado por energia renovável, com eficiência energética e reuso de água.
- Santos Dumont (LNCC): aberto a cientistas brasileiros para pesquisas em saúde, clima, energia, sustentabilidade e IA.
- Fênix (Petrobras): processamento geofísico focado em energia e sustentabilidade.
- Eletrobras-CEPEL: usado em inteligência artificial, modelagem energética e previsão climática, fortalecendo a inovação tecnológica no Brasil.
4 – Astrofísica e espaço
A astrofísica e os estudos espaciais estão entre as áreas mais beneficiadas pelos supercomputadores, que permitem processar petabytes de dados de telescópios e sondas, simular a formação de galáxias, estrelas e buracos negros, e até recriar condições do Big Bang.
Na engenharia aeroespacial, essas máquinas testam projetos de naves, foguetes e trajetórias orbitais antes da construção física, economizando tempo e recursos, e tornando missões interplanetárias mais seguras e precisas.
Os três maiores supercomputadores do mundo estão nos Estados Unidos: El Capitan (1.742 exaflops), Frontier (1.353 exaflops) e Aurora (1.012 exaflops), usados em pesquisas de física, inteligência artificial e modelagem climática.
Na América Latina, o Brasil se destaca com Santos Dumont (LNCC) e Pégaso (Petrobras), com 20 a 21 petaflops, aplicados em simulações cosmológicas, modelagem de sistemas estelares e análise de dados astronômicos, incluindo observações do Laboratório Nacional de Astrofísica, consolidando o país como referência regional em supercomputação científica.
5 – Inteligência artificial em larga escala
A inteligência artificial é uma das áreas que mais se beneficia do poder dos supercomputadores. O treinamento de modelos de IA exige bilhões de cálculos por segundo e grandes volumes de dados, algo que apenas esses sistemas conseguem realizar com eficiência.
Com o suporte da computação de alto desempenho, é possível desenvolver tecnologias avançadas de reconhecimento de voz, visão computacional, robótica e aprendizado profundo.
Além disso, os supercomputadores impulsionam aplicações práticas como detecção de fraudes, previsões de mercado e criação de conteúdos automatizados, mostrando que a IA já é parte essencial da economia digital.
O futuro está aqui
Os supercomputadores não são apenas máquinas potentes, mas instrumentos estratégicos para o avanço da ciência, da economia e da qualidade de vida. À medida que sua capacidade cresce, também aumenta o potencial de descobertas em áreas cruciais como clima, saúde, energia, espaço e inteligência artificial. O futuro da computação de alto desempenho promete transformar não apenas o modo como produzimos conhecimento, mas também como vivemos, trabalhamos e cuidamos do planeta.