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

Embora a nuvem já seja onipresente na computação corporativa, há uma área em que a mudança para a nuvem apenas começou discretamente: a supercomputação. Um termo abrangente para os maiores e mais poderosos computadores do mundo, os supercomputadores estavam disponíveis apenas para governos, universidades de pesquisa e as corporações mais abastadas, e eram usados para decifrar códigos inimigos, simular o clima e projetar reatores nucleares. Hoje, porém, a nuvem está trazendo a supercomputação para a maioria das pessoas. Essa transição tem o potencial de acelerar (ou gerar disrupção) a forma como as empresas fornecem produtos de engenharia complexos, desde o projeto de foguetes capazes de chegar ao espaço e jatos supersônicos até a criação de novos medicamentos e a descoberta de vastas reservas de petróleo e gás escondidas no subsolo. Assim como a computação em nuvem empresarial criou novas maneiras de as empresas envolverem os clientes e gerou disrupções do software como serviço para a computação móvel, a supercomputação abrirá novas possibilidades para inovações disruptivas ao acelerar 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 US$ 5 bilhões (ajustados pela inflação) para lançar seu primeiro voo comercial em 1976. Compare essa linha do tempo com a Boom Supersonic, uma start-up 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, a TI planeja entregar seu avião supersônico Overture na metade do tempo, com uma pequena fração do custo e do pessoal. A rápida velocidade de P&D da Boom foi impulsionada pela supercomputação em nuvem. As simulações rápidas de software permitiram que a empresa substituísse a maior parte da prototipagem física e dos testes em túnel de vento exigidos pelo Concorde. Por causa da nuvem, a Boom (que é cliente da Rescale) pôde se dar ao luxo de executar rapidamente 53 milhões de horas de computação no Amazon Web Services (AWS), com planos de aumentar para mais de 100 milhões de horas de computação. A empresa já se comprometeu com a United a comprar 15 de seus jatos de transporte supersônico, mesmo que a aeronave ainda não tenha voado. Esse é o grau de confiança que as companhias aéreas têm nos milhões de horas de resultados de simulação computadorizada 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 exige uma pilha de tecnologia complexa e especializada, e poucas organizações de TI de empresas têm o conhecimento interno para configurar uma operação real de P&D na nuvem. Há alguns motivos para isso. Primeiro, a infraestrutura de computação de alto desempenho, que possibilita a engenharia computacional, é uma nova oferta para os provedores de nuvem pública. Segundo, o software de simulação necessário pode ser complexo de 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 obter o desempenho ideal para cargas de trabalho de engenharia computacional. Sei como esse processo pode ser desafiador para as organizações porque minha empresa, a Rescale, é especializada em ajudar as empresas a configurar e automatizar esses sistemas. Embora possa ser difícil colocar um supercomputador baseado em nuvem em funcionamento, as recompensas podem fazer com que o esforço valha a pena. Hoje, os pesquisadores podem usar o software de simulação de sua preferência em uma capacidade de computação quase ilimitada, 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. Em resumo, é uma experiência de supercomputação centrada em P&D, disponível sob demanda e cobrada por consumo. A pergunta é: como o senhor sabe quando tem um problema que um supercomputador poderia ajudar a resolver? Quando um supercomputador vale a pena? Na última década, o Big Data proporcionou à empresa novas e profundas percepções de negócios e melhorou a forma como os grandes conjuntos de dados são analisados. Os métodos computacionais em P&D melhorarão o desempenho físico de produtos projetados por meio de simulações com a mesma profundidade. O ponto em comum em todas as simulações é que estamos determinando as observações prováveis 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 as organizações nas seguintes situações: Acelerar o tempo de colocação no mercado: A avaliação de novos projetos por meio de simulação baseada em nuvem, em vez de prototipagem física, pode acelerar drasticamente a velocidade com que as empresas conseguem comercializar inovações de novos produtos. A Sensatek, start-up sediada na Flórida, criou um sensor de IoT inovador que adere às lâminas 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 recorreu à computação de alto desempenho na nuvem. Da mesma forma, a Specialized Bicycles realiza simulações com prototipagem rápida para que possam ajustar rapidamente a aerodinâmica e o desempenho geral de suas bicicletas de estrada. Gêmeos digitais: A simulação da interação de um produto com cenários do mundo real é fundamental quando a prototipagem física é impraticável. Por exemplo, a Commonwealth Fusion Systems, uma start-up de reatores nucleares de fusão, depende de simulações para validar possíveis projetos de reatores, já que nenhum reator de fusão comercial jamais existiu. A Firefly Aerospace, uma start-up de foguetes sediada no Texas, depende da engenharia computacional para explorar e testar os projetos de seus foguetes comerciais voltados para a 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 descobertas de novos medicamentos. Combine IA/ML com simulação: As simulações não só podem prever o desempenho de um único produto projetado por humanos, mas também podem prever o desempenho de toda uma gama de possíveis projetos. As organizações que investem nesses experimentos virtuais desenvolvem propriedade intelectual sobre os modelos que abrangem uma ampla gama de parâmetros de design e implicações para o desempenho do produto. É aqui que as empresas pioneiras obtêm vantagem competitiva com seus ativos de dados. Fabricantes de automóveis 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 os testes em túneis de vento de aeronaves se tornaram virtuais, o mesmo pode acontecer com os testes de sistemas de direção autônoma. No espaço das ciências da vida, a Recursion Pharmaceuticals está aplicando técnicas de Inteligência Artificial à biologia e acelerando as descobertas de novos medicamentos por meio da análise de células 20 vezes mais rápida usando o 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 sem fábricas - que projetam e vendem hardware, mas não o fabricam - possam usar diversas ferramentas de automação de projeto eletrônico sob demanda e colaborar em projetos com a Samsung antes da fabricação. Essa nova abordagem essencialmente traz a integração contínua (uma prática comum no desenvolvimento de software atualmente) para produtos projetados. Os engenheiros podem não apenas validar rapidamente suas decisões de design, mas também integrar seus designs a um sistema geral para colaboração perfeita e simulação e validação em nível de sistemas. Do Big Data à Big Compute Com todos os investimentos realizados na última década em tecnologias de mídia social, móveis e nuvem, é provável que as próximas grandes transformações do setor ocorram no mundo da ciência e da engenharia. Nesse novo mundo, a geração de dados - e não apenas a coleta - crescerá em importância à medida que as 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, principalmente porque a integração contínua e a entrega contínua vinculam a P&D cada vez mais aos ciclos de produtos e ao processo de entrega de software de uma empresa. A supercomputação na nuvem está tornando possível o que ontem parecia ficção científica. De fato, há setores inteiros que só existem devido a essa nova capacidade computacional, como as viagens espaciais privadas. Empresas de foguetes como a SpaceX e a Blue Origin eram praticamente impossíveis há 15 anos. Esses líderes em inovação no setor aeroespacial precisaram de centenas de milhões de dólares apenas para construir a infraestrutura de computadores que pudesse executar as simulações que seus negócios exigiam. Mas as empresas aeroespaciais de última geração, como a Firefly, a Relativity e a Virgin Orbit, agora podem fornecer resultados de P&D a menos de um décimo do custo de seus pares antigos. E elas podem fazer isso hoje em qualquer escala, eliminando rapidamente as barreiras à inovação. Hoje, qualquer pessoa pode montar um supercomputador de classe mundial com seu cartão de crédito. Isso muda o ritmo e a dinâmica da inovação, cujo impacto só recentemente está começando a surgir.

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