Novo regulamento para supercomputadores europeus combaterem o novo coronavírus

Comissão Europeia propõe novo regulamento para a Empresa Comum para a Computação Europeia de Alto Desempenho. Supercomputadores vão ser mais potentes e poder desempenhar novas missões, como combater o novo coronavírus.

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Novo regulamento para supercomputadores europeus combaterem o novo coronavírus
Novo regulamento para supercomputadores europeus combaterem o novo coronavírus. Foto: TVEuropa

A Comissão Europeia propõe novo regulamento para a Empresa Comum para a Computação Europeia de Alto Desempenho. Através de perguntas e respostas é explicada a computação de alto desempenho e os objetivos do novo regulamento, nomeadamente a nova missão de combater o vírus da COVID-19

O que é a computação de alto desempenho (HPC)?

O termo computação de alto desempenho, ou supercomputação, designa sistemas de computação com capacidade computacional extremamente elevada, que conseguem resolver problemas extraordinariamente complexos e exigentes.

Os supercomputadores de craveira mundial são atualmente capazes de realizar 1015 operações por segundo (desempenho à petaescala), sendo que os sistemas de topo de gama superam as 1017 operações por segundo (desempenho pré-exaescala). A partir de 2022, a próxima geração (à exaescala) conseguirá realizar mais de um trilião (1018) de operações por segundo, uma capacidade computacional comparável à soma das capacidades dos telemóveis de toda a população da UE.

O que justifica esta proposta de regulamento dois anos após a criação da Empresa Comum EuroHPC?

A Empresa Comum para a Computação Europeia de Alto Desempenho (ou Empresa Comum EuroHPC) foi criada em 2018, inicialmente com um horizonte até 2026, correspondente ao tempo de vida útil dos seus primeiros sistemas de HPC adquiridos em 2019-2020. A sua principal fonte de financiamento é o atual orçamento de longo prazo da UE — quadro financeiro plurianual (QFP) — cuja vigência terminará em 2020.

É essencial afetar novos fundos dos programas Horizonte Europa, Europa Digital e Mecanismo Interligar a Europa para as próximas décadas, que permitam implantar novos sistemas de HPC, cada vez mais potentes, e (brevemente) sistemas de computação quântica, bem como apoiar novos esforços de investigação e inovação para lá de 2020. O novo regulamento proposto refletirá a recente e abrangente evolução socioeconómica e tecnológica, bem como a evolução das necessidades dos utilizadores finais que afetam o desenvolvimento da HPC na UE e a nível mundial, incluindo as prioridades políticas da UE para 2020-2025. Esta revisão constitui uma oportunidade para atualizar a missão da Empresa Comum EuroHPC, tendo em conta esta evolução e os ensinamentos retirados das suas presentes atividades.

O que será alterado com o novo regulamento proposto?

O objetivo do novo regulamento proposto é estabelecer uma nova missão e um novo orçamento de 8 mil milhões de EUR para a Empresa Comum EuroHPC, com o nível de ambição que permita à UE manter o seu papel de liderança no domínio da supercomputação. Este orçamento para o período 2021-2033 será financiado por um investimento de 3 500 milhões de EUR por parte da UE, proveniente dos programas do próximo QFP, por um investimento equiparado por parte dos Estados que participam na Empresa Comum (Estados-Membros e outros países associados), e por investimentos de mil milhões de EUR (em espécie e também em numerado) por parte dos membros privados da Empresa Comum EuroHPC.

O orçamento inicial da Empresa Comum foi de cerca de 1 100 milhões de EUR para o período 2018-2020, com uma contribuição da UE de 536 milhões de EUR, provenientes do atual QFP (2014-2020), cabendo a restante contribuição aos Estados participantes. Os membros privados realizaram contribuições em espécie adicionais no valor de 422 milhões de EUR.

Com este novo e ambicioso orçamento de 8 mil milhões de EUR, a Empresa Comum EuroHPC irá:

  • desenvolver, implantar, alargar e manter uma infraestrutura de dados e de HPC à exaescala e pós-exascala de craveira mundial, orientada para aplicações científicas, industriais e sociais estratégicas;
  • desenvolver e implantar uma infraestrutura de computação e de simulação quântica, integrada na estrutura de HPC;
  • congregar recursos de computação quântica e de alto desempenho, tornando-os acessíveis a utilizadores de toda a Europa;
  • alargar e democratizar a utilização da supercomputação a um leque mais vasto de utilizadores científicos e industriais, por exemplo ajudando as PME a desenvolver processos comerciais inovadores utilizando a HPC e fornecendo-lhes oportunidades de formação e competências essenciais;
  • fornecer serviços de HPC seguros e baseados na nuvem para um conjunto de utilizadores públicos e privados, incluindo o espaço comum europeu de dados, proposto na Estratégia da UE para os Dados de 2020;
  • desenvolver tecnologias e aplicações para apoiar um ecossistema de supercomputação competitivo, desenvolver uma computação mais ecológica e explorar as sinergias da HPC com a inteligência artificial, os megadados e as tecnologias de computação em nuvem.

Como será concedido acesso aos utilizadores em toda a Europa?

A Empresa Comum EuroHPC tornará os atuais recursos europeus de supercomputação e de computação quântica acessíveis a utilizadores de toda a União Europeia, independentemente do local onde se encontrem. Os principais utilizadores das máquinas da EuroHPC serão investigadores e cientistas. O objetivo é também assegurar o acesso por parte do setor público e de utilizadores industriais, em especial as PME, que não dispõem dos recursos próprios para beneficiar destas novas tecnologias.

A Empresa Comum EuroHPC irá gerir o tempo de acesso aos seus 8 novos centros de supercomputação, de forma proporcional ao seu nível de financiamento (50 % para os sistemas pré-exaescala e até 35 % para os sistemas à petaescala).

A atribuição de tempo de acesso aos supercomputadores da Empresa Comum deve ser gratuita para os utilizadores públicos. De igual modo, deve ser gratuita para utilizadores privados no tocante a aplicações relacionadas com atividades de investigação e inovação financiadas pelos programas Horizonte Europa ou Europa Digital, bem como a atividades de inovação privadas de PME, se for caso disso. Esta atribuição de tempo de acesso deve basear-se essencialmente em convites periódicos, abertos e revistos por pares, nos quais todos os utilizadores europeus elegíveis podem participar. A Empresa Comum EuroHPC assegurará, por intermédio destes convites, uma atribuição equilibrada e adequada dos recursos de HPC disponibilizados a toda a sua comunidade de utilizadores.

No que respeita a situações de emergência e de gestão de crises e a iniciativas de importância estratégica para a UE, incluindo a iniciativa «Destino Terra», o emblemático Projeto «Cérebro Humano», a iniciativa «+1 Milhão de Genomas», ou os espaços comuns europeus de dados referentes a domínios de interesse público, o tempo de acesso será atribuído sem que haja

Como pode a HPC ser utilizada para combater o coronavírus?

A HPC é uma das tecnologias essenciais para ajudar a combater a pandemia mundial de COVID-19. Esta tecnologia ajuda a prever a trajetória de propagação da infeção, apoia a tomada de decisões sobre medidas de confinamento (mediante a construção de cenários e simulações) e acelera drasticamente o desenvolvimento de tratamentos e a avaliação dos cenários pós-epidemia.

Um exemplo é o projeto Exscalate4CoV, que, graças a enormes recursos de HPC e ao apoio de institutos biológicos, centros de investigação e empresas farmacêuticas, está a analisar a eficácia de mais de 500 mil milhões de moléculas de medicamentos contra as proteínas virais da COVID-19. Utilizando a computação clássica, a análise de cada molécula levaria meses. Em contrapartida, a simulação da HPC demora apenas 50 milissegundos. Em junho, o consórcio Exscalate4CoV, financiado pela UE, anunciou que o raloxifeno, um medicamento genérico já registado e utilizado no tratamento da osteoporose, poderá ser um tratamento eficaz para doentes com COVID-19 que apresentem sintomas moderados de infeção. Este medicamento está agora prestes a entrar na fase de ensaios clínicos. Enquanto isso, o projeto continua a analisar outras moléculas promissoras.

A Comissão está a colaborar com os membros da PRACE (Parceria para a Computação Avançada na Europa) e a mobilizar supercomputadores europeus de craveira mundial para um regime de acesso urgente/prioritário para investigação computacional sobre a COVID-19, proporcionando aos investigadores o acesso a recursos de dados e de HPC. Outras iniciativas (por exemplo, a BioExcel e a CompBioMed) estão a utilizar a HPC para analisar a origem e a estrutura do genoma do SARS-CoV-2, estudar a propagação comunitária do vírus e a sua interação com as células humanas, e acelerar o desenvolvimento de vacinas mediante a identificação de proteínas virais que estimulem a imunidade.https://bioexcel.eu/

Como pode a HPC ajudar a sociedade, a indústria e a ciência?

A HPC é essencial para apoiar a transformação digital da nossa sociedade e da nossa economia, e contribui para a digitalização de setores industriais que, no conjunto, representam cerca de 53 % do PIB da UE. É o veículo que leva os benefícios da digitalização aos cidadãos e às empresas da UE. Hoje em dia, a HPC contribui para mais de 800 aplicações científicas, industriais e do setor público que desempenham um papel na melhoria da qualidade de vida, no reforço da competitividade industrial e no avanço científico.

Sociedade: as aplicações de HPC são um recurso estratégico para compreender o nosso mundo em constante mudança e para transformar os desafios globais em oportunidades de inovação para o crescimento e o emprego. A HPC pode ser utilizada para simular reações químicas, compreender perturbações neurológicas e desenvolver tratamentos de precisão, monitorizar o comportamento dos oceanos, efetuar previsões meteorológicas com muito maior precisão e analisar a evolução dos recursos terrestres. Além disso, é também essencial para o desenvolvimento de veículos autónomos, que geram e utilizam grandes quantidades de dados para analisar permanentemente a localização geográfica, as condições rodoviárias, o estado do veículo, o conforto dos passageiros e as condições de segurança. A HPC é essencial para garantir uma agricultura sustentável, permitindo simular o crescimento de plantas que possibilitem obter variedades de culturas mais resistentes e produtivas. É ainda vital para a segurança, a defesa e a soberania nacionais, uma vez que os supercomputadores são utilizados para aumentar a cibersegurança e lutar contra a cibercriminalidade, nomeadamente na proteção de infraestruturas críticas.

Indústria: a HPC fomenta a inovação por parte dos setores automóvel, aeroespacial, das energias renováveis e da saúde, bem como de outros setores industriais. Tal possibilita às empresas avançar para produtos e serviços de maior valor acrescentando, abrindo caminho a novas aplicações industriais, desde os veículos mais seguros e ecológicos até à medicina personalizada. Em especial, a utilização de aplicações de HPC na nuvem facilitará o desenvolvimento e a oferta de melhores produtos e serviços por parte das PME sem os meios financeiros necessários para investir em competências internas.

Ciência: as aplicações e as infraestruturas de HPC são essenciais para uma compreensão mais profunda de uma vasta gama de domínios científicos, e as aplicações da HPC na ciência são inúmeras. Muitas descobertas recentes não teriam sido possíveis sem acesso aos supercomputadores mais avançados. A título de exemplo, veja-se os prémios Nobel da Química de 2013 (em que foram utilizados supercomputadores para desenvolver potentes programas de computação e software que possibilitaram a compreensão e a previsão de processos químicos complexos) e da Física de 2017 (em que os supercomputadores contribuíram para a realização de cálculos complexos que permitiram detetar ondas gravitacionais que, até aí, eram apenas uma teoria).

Qual a ligação entre a HPC e a computação quântica?

O novo regulamento proposto permitirá à Comissão investir na construção de computadores híbridos que combinam elementos de computação quântica e clássica.

A computação quântica baseia-se em bits quânticos e permite calcular milhões de possibilidades em paralelo, em vez de uma de cada vez, como sucede com os computadores normais. Estas novas máquinas híbridas utilizarão o melhor de duas tecnologias complementares, com processadores quânticos que funcionarão como aceleradores de alguns dos supercomputadores da Empresa Comum EuroHPC. Antes ainda de se concretizar todo o potencial dos computadores quânticos, será possível realizar operações (por exemplo, problemas de otimização no domínio da logística e da programação) que nenhum supercomputador é atualmente capaz de realizar.

Qual a ligação entre a HPC e a inteligência artificial?

As simulações realizadas em máquinas de HPC geram enormes quantidades de dados e as técnicas de inteligência artificial podem ajudar a processá-los e organizá-los, bem como a retirar conclusões. A inteligência artificial pode ser utilizada para impulsionar simulações de HPC complexas, tornando-as mais rápidas, mais exatas e capazes de se melhorarem a si mesmas. De igual modo, a HPC pode ser utilizada para explicar, compreender e melhorar as decisões tomadas por sistemas de inteligência artificial.

A HPC é coerente com os objetivos do Pacto Ecológico?

A Empresa Comum EuroHPC já está a definir, a nível mundial, o ritmo de desenvolvimento de tecnologias de baixo consumo para a HPC, que podem ser aplicadas de forma mais ampla, ajudando a reduzir a pegada de carbono das soluções das TIC, por exemplo processadores e aceleradores de baixo consumo energético. Deve ser dada prioridade à computação mais ecológica, assente em supercomputadores e centros de dados eficientes em termos energéticos, por exemplo, utilizando técnicas de poupança e reutilização dinâmica de energia, como a refrigeração avançada e a reciclagem do calor produzido.

A uma escala mais vasta, a HPC é um recurso estratégico para os decisores políticos conseguirem avançar no sentido da consecução dos objetivos do Pacto Ecológico, graças a simulações e aplicações assentes na HPC que proporcionam os meios para conceber soluções eficientes, transformando os desafios ambientais em oportunidades de inovação social e de crescimento económico.

Qual a ligação entre a HPC e os espaços comuns europeus de dados?

O volume de dados produzidos no mundo está a crescer rapidamente, passando dos 33 zetabytes em 2018 para os 175 zetabytes previstos para 2025 (1 zetabyte corresponde a 1 bilião de gigabytes). Os dados são vitais para o desenvolvimento económico: estão na base de um grande número de novos produtos e serviços, gerando ganhos de produtividade e de eficiência na utilização de recursos em todos os setores da economia e permitindo obter produtos e serviços mais personalizados, uma melhor definição das políticas e uma modernização dos serviços públicos.

Dispor de uma capacidade computacional adequada é, por isso, essencial para processar e analisar o volume crescente de dados e para tirar o máximo partido dos mesmos, em benefício dos cidadãos, das empresas, dos investigadores e das administrações públicas.

A HPC será essencial para apoiar a criação dos nove espaços setoriais comuns europeus de dados, de um mercado único dos dados e de aplicações públicas, industriais e científicas que beneficiem cidadãos e empresas.

Quem são os atuais membros da Empresa Comum EuroHPC?

Os atuais membros da Empresa Comum EuroHPC são a UE (representada pela Comissão), os 32 Estados participantes (26 Estados-Membros e 6 países associados com o programa Horizonte 2020), [1] e dois membros privados: a Plataforma Tecnológica Europeia para a Computação de Alto Desempenho (ETP4HPC) e a Big Data Value Association (BDVA). A Empresa Comum conta ainda com a colaboração de intervenientes europeus estratégicos, como a PRACE (Parceria para a Computação Avançada na Europa) e a GEANT (a rede pan-europeia de alta velocidade para instituições de investigação e ensino). https://ec.europa.eu/programmes/horizon2020/en

Quais são, atualmente, as principais atividades da Empresa Comum EuroHPC?

À data, a Empresa Comum EuroHPC apoia duas atividades principais:

  • aquisição de oito novos sistemas de HPC de craveira mundial, graças a um investimento conjunto de 830 milhões de EUR por parte da UE e dos Estados participantes: três sistemas pré-exaescala e cinco sistemas à petaescala. Estes supercomputadores, que entrarão em funcionamento no início de 2021, irão multiplicar por oito a capacidade computacional disponível a nível europeue beneficiarão utilizadores científicos, industriais e públicos.
  • financiamento de ações de investigação e inovação para desenvolver um ecossistema de HPC altamente competitivo e inovador na UE, abrangendo toda a cadeia de valor, desde processadores de baixo consumo, algoritmos, aplicações e serviços até competências para a próxima geração de HPC. A Empresa Comum autorizou 185 milhões de EUR, que deverão ser igualados por um montante semelhante proveniente dos Estados participantes (1) durante o período 2019-2020, para apoiar estas ações e estimular a liderança, a autonomia tecnológica e o potencial de inovação da UE.

 

(1) São 26 os Estados-Membros: Áustria, Bélgica, Bulgária, Croácia, Chipre, Chéquia, Dinamarca, Estónia, Finlândia, França, Alemanha, Grécia, Hungria, Irlanda, Itália, Letónia, Lituânia, Luxemburgo, Países Baixos, Polónia, Portugal, Roménia, Eslováquia, Eslovénia, Espanha e Suécia) e 6 países associados (Islândia, Montenegro, Macedónia do Norte, Noruega, Suíça e Turquia.

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