Supercomputador desenvolvido no CBPF será lançado nesta 5a, em curso de IA, na ‘XII Escola’

Nesta quinta-feira (01/08), às 10h, o grupo de Processamento de Imagens e Inteligência Artificial do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), no Rio de Janeiro (RJ), lança, durante um curso dado na ‘XII Escola’, um supercomputador voltado para a área de inteligência artificial (IA).

Em breve, a máquina será instalada no Centro de Pesquisas Leopoldo Américo Miguez, da Petrobras, para ser empregado em pesquisas avançadas na área de petrofísica. Um equipamento semelhante já está sendo desenvolvido no CBPF voltado para aplicação de inteligência artificial à área de astrofísica. Outros institutos de pesquisa do Ministério da Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC) já se interessaram pelo equipamento.

O SciMining tem seu nome derivado do termo data mining (mineração de dados), processo de exploração de enormes quantidades de dados à procura de padrões consistentes (correlações, sequências temporais e/ou espaciais etc.), com o objetivo de descobrir relacionamentos ou estruturas ocultas. A mineração de dados emprega ferramentas estatísticas sofisticadas, técnicas de processamento da informação, inteligência artificial e reconhecimento de padrões.

O perfil técnico do SciMining permite que a máquina seja classificada com um supercomputador: 32 núcleos de processamento; 4 teras de disco rígido; 500 gigas de disco de estado sólido (para armazenamento do sistema operacional); 128 gigas de memória RAM (expansível até 1 tera); seis placas de vídeo contento 26.112 unidades gráficas de processamento; 84 teraflops de desempenho; 66 gigas de memória de processamento gráfico. Essa arquitetura permite 1.632 unidades de mapeamento de texturas e 528 unidades para efetuar renderização (obtenção do processo final de um processamento digital).

Com peso total de 31,7 kg, a máquina é refrigerada à água (quatro refrigeradores), o que faz com que trabalhe no mais completo silêncio ‒ equivalente ao ambiente de uma biblioteca. É alimentada por duas fontes de 1,6 mil watts cada. A proposta é ter uma máquina com características de supercomputador que fique no laboratório, no escritório ou até mesmo em cima da mesa de trabalho.

SciMining (esq.), supercomputador voltado para inteligência artificial, em fase de testes

(Crédito: Cotec)

O convênio

O projeto do SciMining foi desenvolvido, ao longo dos últimos 10 meses, por uma equipe de especialistas da Coordenação de Desenvolvimento Tecnológico (Cotec), do CBPF, e faz parte de um projeto de pesquisa e desenvolvimento que o grupo mantém com a Petrobras. Segundo Paulo Russano, responsável pelo projeto de engenharia do SciMining, esse desenvolvimento exigiu um estudo de tecnologias avançadas de multiGPU para computação de alto desempenho (HPC). "O objetivo sempre foi alcançar alta performance com custo bem reduzido, permitindo oferecer ao cientista um grande conjunto integrado para serviços de IA, redefinindo fluxos de trabalho tradicionais de HPC para inovação e ciência", disse Russano.

O projeto desenvolve tecnologias de processamento de imagens, inteligência artificial e simulações de propriedades de rochas. Também atua nas áreas de óptica, mecânica e eletrônica em um microscópio de alta resolução.

No CBPF, a parceria é coordenada pelos tecnologistas seniores Márcio Portes de Albuquerque (vice-diretor) e Marcelo Portes de Albuquerque (coordenador de desenvolvimento tecnológico). Na Petrobras, pelo físico Maury Duarte Correia, cujo doutorado foi feito no CBPF.

Astrofísica e rochas

Na XII Escola do CBPF, que ocorre ao longo desta semana, o curso ‘Inteligência artificial utilizando deep learning e aplicações em física’ será ministrado por Márcio Albuquerque, o físico Clécio Roque De Bom, professor do Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (Cefet-RJ), e a engenheira Elisangela Lopes Faria, pesquisadora do projeto CBPF-Cenpes (Petrobras).

Doutor pelo CBPF, De Bom é também professor do programa de pós-graduação em instrumentação científica do CBPF e está à frente do emprego de SciMining na área de astrofísica. Para ele, “a possibilidade de ter um sistema à disposição do pesquisador, sem a necessidade de filas ou de apresentar projetos, faz com que possamos criar protótipos de algoritmo que, na prática, não seriam possíveis, pois demandariam muito tempo para avaliação de resultados. No campo da astrofísica, isso permite o uso de base de dados maiores e mais completas na etapa de testes e desenvolvimento dos algoritmos”.

“A Petrobras tem um grande desafio que é entender o volume de dados por trás das rochas carbonáticas. A empresa, hoje, gasta muitos recursos na caracterização dessas rochas. O uso de ferramentas sofisticadas para análise dessa quantidade de dados é fundamental. A parceria com o CBPF promove um debate enriquecedor nesse sentido, com desenvolvimento de técnicas e tecnologias de ponta em nível mundial”, disse Correia, da Petrobras.

“Um dos maiores desafios do nosso país é desenvolver seus próprios instrumentos científico, o que impulsiona o desenvolvimento da tecnologia. Isso exige infraestrutura sofisticada e pessoal com alta qualificação, atuando em questões de ponta e que normalmente trazem contribuições inovadoras”, disse Ronald Shellard, diretor do CBPF.

Para Márcio Albuquerque, “o desenvolvimento de novos instrumentos tem desdobramento natural no desenvolvimento de tecnologia de ponta. Nesse cenário, temos promovido uma interação do CBPF com a indústria, em uma relação que pode promover mudanças de grande impacto, agregando métodos e técnicas provenientes da ciência ao setor produtivo”.

O SciMining é tão silencioso quanto uma biblioteca

(Crédito: Cotec/CBPF)

Outros seis

Estão em desenvolvimento no CBPF outros seis SciMining, para compor o sistema de cálculo de alto desempenho da instituição. “Haverá também uma versão ainda mais ‘potente’ do SciMining, com 15 placas de GPUs dedicadas ao processamento de dados científicos”, disse Marcelo Albuquerque.

Formam a equipe de pesquisadores, desenvolvedores e usuários do SciMining: André Persechino, doutorando do CBPF; Jorge Alfonso González, professor da Universidade Federal do Espírito Santo; Manuel Valentin, Luciana Dias, Juliana Coelho e Marcos V. Costa e Silva, contratados do projeto CBPF-Cenpes (Petrobras); Paulo Russano e Pedro Russano, profissionais de eletrônica e informática do CBPF; Athos da Silva, bolsista do Programa de Capacitação Institucional do CBPF; Patrick Schubert, bolsista de iniciação científica do CBPF. O Laboratório de Instrumentação e Tecnologia Mecânica do CBPF (LITMec) teve participação no desenvolvimento e acabamento estrutural do SciMining.

Mais informações:

CBPF: https://portal.cbpf.br/

Cenpes: http://www.petrobras.com.br/pt/nossas-atividades/tecnologia-e-inovacao/

Cotec/CBPF: http://portal.cbpf.br/pt-br/estrutura-organizacional/diretoria/cotec

LITMec: http://mesonpi.cat.cbpf.br/litmecmult/