Um grupo de investigadores do Departamento de Física da Universidade Estatal de Moscovo, descobriu como utilizar um computador pessoal comum comercial, para resolver algumas das mais complexas equações da mecânica quântica que até agora apenas eram resolvidas através de supercomputadores.
E não se trata de uma mera substituição de acordo com um dos investigadores e seus colegas, o PC faz o trabalho muito mais rápido resolvendo em 15 minutos o que um dos maiores computadores do mundo o que está localizado no Centro de Investigação Jülich ter levado dois a três dias para calcular as equações.
As equações formuladas na década dos anos 60 pelo matemático Ludwig Faddeev, descrevem a dispersão de partículas quânticas sendo representado na mecânica quântica pela teoria newtoniana dos sistemas dos três corpos que é utilizada para calcular a interação entre Sol, Lua e Terra como exemplo. Com as equações de Faddeev abriu-se um campo totalmente novo da mecânica quântica, hoje conhecido como física de sistemas de poucos corpos podendo ver-se casos de algoritmos SOV.
No entanto devido à incrível complexidade dos cálculos no caso de interações entre partículas realísticas o sistema ficou fora do alcance dos físicos por um longo período até o surgimento dos supercomputadores.
Atualmente a equipa descobriu que basta um computador comum equipado com uma placa gráfica para resolver todas as simulações quânticas realísticas de poucos corpos em poucos minutos. Ocorre que a principal dificuldade para resolver as equações de Faddeev é a integração da dispersão das múltiplas partículas quânticas o que gera uma enorme tabela bidimensional, com dezenas ou centenas de milhares de linhas e colunas e com cada elemento da matriz sendo o resultado de cálculos complexos.
O que Pomerantcev percebeu é que essa tabela enorme pode ser encarada como uma imagem com dezenas de bilhões de pixéis e dessa forma com uma boa placa gráfica pode-se calculá-la de forma muito rápida e otimizada. O que nem a equipe esperava é que o desempenho fosse tão grande.
Atualmente têm se uma velocidade que sequer sonhávamos em que o programa calcula 260 milhões de integrais duplos complexos num computador desktop em apenas três segundos, sem comparação com os supercomputadores. A simulação completa que atualmente utiliza dois a três dias do supercomputador é solucionada em 15 minutos num PC.
O mais surpreendente é que os processadores gráficos com a capacidade adequada assim como uma enorme quantidade de software disponibilizada para que pelos próprios fabricantes das GPUs, como a NVidia existem há quase aos anos, mas ninguém havia tido a ideia de utilizá-los para resolver as simulações quânticas.
Este trabalho abre trajetos completamente novas para analisar reações químicas nucleares e de ressonância, também pode ser muito útil para resolver um grande número de tarefas de computação em física de plasma, eletrodinâmica, geofísica, medicina e muitas outras áreas da ciência. A equipe está agora organizando um curso para mostrar a outros pesquisadores interessados de todo o mundo como usar seus PCs para substituir seus supercomputadores nesses cálculos.
E não se trata de uma mera substituição de acordo com um dos investigadores e seus colegas, o PC faz o trabalho muito mais rápido resolvendo em 15 minutos o que um dos maiores computadores do mundo o que está localizado no Centro de Investigação Jülich ter levado dois a três dias para calcular as equações.
As equações formuladas na década dos anos 60 pelo matemático Ludwig Faddeev, descrevem a dispersão de partículas quânticas sendo representado na mecânica quântica pela teoria newtoniana dos sistemas dos três corpos que é utilizada para calcular a interação entre Sol, Lua e Terra como exemplo. Com as equações de Faddeev abriu-se um campo totalmente novo da mecânica quântica, hoje conhecido como física de sistemas de poucos corpos podendo ver-se casos de algoritmos SOV. No entanto devido à incrível complexidade dos cálculos no caso de interações entre partículas realísticas o sistema ficou fora do alcance dos físicos por um longo período até o surgimento dos supercomputadores.
Atualmente a equipa descobriu que basta um computador comum equipado com uma placa gráfica para resolver todas as simulações quânticas realísticas de poucos corpos em poucos minutos. Ocorre que a principal dificuldade para resolver as equações de Faddeev é a integração da dispersão das múltiplas partículas quânticas o que gera uma enorme tabela bidimensional, com dezenas ou centenas de milhares de linhas e colunas e com cada elemento da matriz sendo o resultado de cálculos complexos.
O que Pomerantcev percebeu é que essa tabela enorme pode ser encarada como uma imagem com dezenas de bilhões de pixéis e dessa forma com uma boa placa gráfica pode-se calculá-la de forma muito rápida e otimizada. O que nem a equipe esperava é que o desempenho fosse tão grande.
Atualmente têm se uma velocidade que sequer sonhávamos em que o programa calcula 260 milhões de integrais duplos complexos num computador desktop em apenas três segundos, sem comparação com os supercomputadores. A simulação completa que atualmente utiliza dois a três dias do supercomputador é solucionada em 15 minutos num PC.
O mais surpreendente é que os processadores gráficos com a capacidade adequada assim como uma enorme quantidade de software disponibilizada para que pelos próprios fabricantes das GPUs, como a NVidia existem há quase aos anos, mas ninguém havia tido a ideia de utilizá-los para resolver as simulações quânticas.
Este trabalho abre trajetos completamente novas para analisar reações químicas nucleares e de ressonância, também pode ser muito útil para resolver um grande número de tarefas de computação em física de plasma, eletrodinâmica, geofísica, medicina e muitas outras áreas da ciência. A equipe está agora organizando um curso para mostrar a outros pesquisadores interessados de todo o mundo como usar seus PCs para substituir seus supercomputadores nesses cálculos.
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