AGÊNCIA ESPACIAL JAPONESA

Os avanços das investigações feitas na Agência Espacial Japonesa (JAXA) devem-se, desde cedo, ao uso da supercomputação. Com a crescente exigência e o cada vez maior número de projetos, as necessidades computacionais mudaram. Em parceria com a Fujitsu, foi desenvolvido um novo supercomputador para garantir que os objetivos traçados para o futuro poderiam ser cumpridos.

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O uso da supercomputação por parte Agência Espacial Japonesa (JAXA) não é uma novidade: desde 1987 que os seus investigadores usam simulações numéricas avançadas no processo de desenvolvimento da indústria aeroespacial.

Contudo, ao longo dos últimos anos, os projetos de pesquisa da JAXA aumentaram significativamente a sua escala, a complexidade e a diversidade de operações e tarefas, o que consequentemente criou a necessidade de um sistema computacional mais avançado de forma a acompanhar o progresso que tinha vindo a ser alcançado.

O DESAFIO

Tornou-se necessária uma solução que aumentasse a eficácia e a fiabilidade dos resultados obtidos tanto no processo de design da tecnologia, como em fases posteriores do desenvolvimento do produto (tendo em conta as características térmicas, estruturais e dos fluídos dos motores das aeronaves). Ao mesmo tempo, é essencial para os projetos em curso conseguir simular as condições ambientais encontradas no espaço (que ainda hoje não são passíveis de reproduzir na Terra) bem como a simulação de aspetos como o ruído, a acústica e a turbulência.

Esta necessidade tornou-se ainda mais urgente tendo em conta os objetivos da Agência para 2025, centrados no desenvolvimento de naves espaciais da próxima geração e de sistemas de transporte e aeronaves espaciais reutilizáveis, bem como na exploração da Lua e outros planetas. Para tal, os investigadores na JAXA esperam conseguir desenvolver uma nova tecnologia CFD (Computational Fluid Dynamics) para ser aplicada ao processo de desenvolvimento do design de aeronaves e para a simulação de motores de naves espaciais. Esperam também conseguir analisar o comportamento a longo-prazo de plasmas, que têm um grande impacto em satélites em orbita.

 

A SOLUÇÃO

Desde 2002 que a Agência Espacial Japonesa tem usado servidores Fujitsu’s PRIMEPOWER HPC2500 no seu sistema, conhecido como Numerical Simulator III, com 3.6 terabytes de memória total e 9.6 TFLOPS de performance teórica. De forma a atingir as metas traçadas, em 2008 a JAXA encomendou à Fujitsu um novo sistema computacional para aumentar a capacidade do supercomputador.

No coração deste novo sistema está um sistema de computação paralela bastante complexo composto por 3,392 nodes FX1. Os FX1 compreendem uma nova arquitectura computacional para conseguir aproveitar o máximo da capacidade do CPU, ao combinar um compilador de alta performance e um chipset desenvolvido pela Fujitsu, desenhado especialmente para conseguir um nível de eficiência computacional difícil de alcançar com sistemas multi-core convencionais.

O novo sistema consegue agora uma performance teórica de 135 TFLOPS, com 100 terabytes de memória total e 11 petabytes de armazenamento total, o que se reflectiu num grande aumento da capacidade do supercomputador.

 

OS RESULTADOS

As simulações computacionais, hoje usadas para reproduzir vários fenómenos nas mais variadas áreas do conhecimento, são reconhecidas como sendo o “terceiro pilar da ciência”, juntamente com a teoria e a experimentação. Tornou-se uma tecnologia indispensável para a I&D, desde a pesquisa básica à manufacturação. Hoje, a Agência Espacial Japonesa tem acesso à tecnologia necessária para o desenvolvimento de todas as vertentes da investigação.

Constituído por servidores FX1, o JAXA Supercomputer System foi reconhecido com o “Prémio Especial” da “Fourth Monodzukuri Nippon Grand Award” e em Abril de 2009, ano em que começou a funcionar em pleno, atingiu uma performance de 110.6 TFLOPS, sendo a maior do Japão, e com uma eficiência computacional de 91,19%.

“Este novo sistema foi o primeiro que a JAXA encomendou desde a sua origem, com a junção de três instituições ligadas à investigação espacial e aeroespacial. Para além das pesquisas na área da aviação, o novo sistema será aplicado na análise de motores de rockets, bem como no design de naves espaciais. Com este sistema, esperamos conseguir trazer grandes contribuições para as áreas da ciência espacial, para o seu desenvolvimento e exploração.”
Kozo Fujii, Diretor, Engineering Digital Information Center, JAXA

Estes resultados foram atingidos graças a uma combinação de fatores: a alta performance do hardware graças aos servidores FX1 e a outras habilidades técnicas relativas à construção do sistema.

Deste modo, o supercomputador cumpre os requisitos: para além da maior capacidade computacional conseguida, consegue também atingir com estes resultados uma grande fiabilidade no que diz respeito ao seu sistema. Ao mostrar-se capaz de responder às necessidades do desafio proposto, a Fujitsu tornou-se uma parceira de confiança da JAXA, estando já previsto que será a responsável pelo desenvolvimento de futuras melhorias ao sistema estabelecido, de modo a aumentar a sua capacidade computacional.

 

Conteúdo fornecido pela Fujitsu

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