FCT Laboratório Requimte

O protocolo entre a Identity e o Laboratório Requimte, situado na FCT da Universidade Nova de Lisboa, permite hoje o recurso à supercomputação, uma ferramenta para dar resposta ao nível de performance exigido pelos complexos cálculos científicos. Desta forma é possível fazer experiências mais dirigidas, reduzindo o desperdício de materiais, poupando tempo e dinheiro.

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 “Estamos muito satisfeitos com o serviço prestado. A implementação decorreu num tempo recorde, em menos de um mês tínhamos o cluster instalado e a ser utilizado. Trata-se de um investimento crítico para a Universidade já que nos permite estar na vanguarda do que melhor se faz a nível de química computacional.”

Professor António Gil Santos
Professor Auxiliar do Departamento de Química da Universidade Nova de Lisboa

O Laboratório Requimte, situado na Faculdade de Ciências e Tecnologias da Universidade Nova de Lisboa, necessitava de uma infraestrutura para supercomputação (High Performance Computing) no sentido de dar resposta ao nível de performance exigido pelos complexos cálculos científicos que fazem parte da sua atividade diária.

A química computacional representa hoje em dia um papel crucial na investigação: antes de passar para o laboratório, as reações químicas podem ser simuladas através de modelos matemáticos, confirmando se fazem sentido, para serem posteriormente validadas através de meios experimentais.

Desta forma podem-se eliminar hipóteses e fazer experiências mais dirigidas que reduzem o desperdício de materiais, poupando tempo e dinheiro. Atualmente, esta área de química computacional ganha cada vez mais relevância no panorama geral. No entanto, a sua evolução exige um grande desempenho computacional, caso contrário as experiências não são realizáveis em tempo útil.

O objetivo do Laboratório era implementar uma infraestrutura para High Performance Computing que permitisse desenvolver de forma eficiente as suas atividades de investigação.

A infraestrutura de supercomputação deveria ser composta por computadores de rack, designados pela Identity, conectados entre si por ligações de alta performance, e controlados por dois computadores de características especiais, designados por masters. Os masters controlam a alocação dos cálculos aos nós, que podem executar vários cálculos em paralelo. No Laboratório Requimte, esta infraestrutura será utilizada pelos vários grupos de química para investigação de compostos aplicáveis a nível industrial, médico e farmacêutico.

 

“Foi um grande privilégio para a Identity estar envolvida neste ambicioso projeto. Potenciar a contribuição do meio académico, e dos seus excelentes investigadores, para a evolução da química computacional é deveras motivador. Com esta infraestrutura o Laboratório Requimte está devidamente preparado para realizar, de forma rápida e eficaz, os cálculos científicos que podem trazer grandes inovações a nível industrial, médico e farmacêutico.”

Manuel Severiano
Manager da Identity

A Identity apresentou à Universidade Nova de Lisboa a solução que respondia a todas as suas necessidades: uma infraestrutura para High Performance Computing composta por um cluster de servidores, com 59 nós de processamento e 2 de controlo, conectados por ligações de alta performance, estruturados para a realização de cálculo científico por recurso a software especializado de química computacional e com base no sistema operativo SUSE Linux.

A intervenção da Identity, em conjunto com os seus parceiros, passou por três fases distintas: projeto de engenharia e de aquisição das máquinas, estudo da infraestrutura de apoio (necessidades elétricas e de refrigeração, armários, UPS e chão falso) e gestão do projeto de implementação, nomeadamente coordenação da montagem e apoio na configuração.

A implementação desta infraestrutura para High Performance Computing foi orientada tendo em vista a minimização dos custos operacionais e a maximização do desempenho, através do alinhamento de quatro sub-arquiteturas: Rede, Hardware, Software e Armazenamento.

 

RESULTADOS

Devido ao sucesso do projeto High Performance Computing, foi assinado um protocolo com o Departamento de Química da FCT-UNL, que garante um acompanhamento contínuo do cluster suportado pela plataforma de monitorização da Identity.

Os resultados da implementação da Infraestrutura para High Performance Computing são evidentes para os vários públicos da Universidade:

ALUNOS

Durante as aulas das disciplinas de química computacional, os alunos têm acesso direto à infraestrutura. Anteriormente, apenas era possível utilizar cálculos muito simples, apenas exemplificativos, pois para cálculos mais complexos seria necessário esperar dias ou até semanas para obter resultados. Hoje em dia, é possível iniciar e verificar, em tempo útil de aula, os resultados de cálculos científicos complexos.

É uma excelente ferramenta para os alunos desenvolverem o seu conhecimento e em muito poucas universidades do país (e até do mundo) existem estas condições ao seu dispor.

COMUNIDADE E INSTITUIÇÕES EXTERNAS

A nova infraestrutura permite uma maior cooperação com outros centros de investigação, a partilha de mais informação e a realização de investigações mais complexas.

Dois exemplos são a Fundação para a Ciência e Tecnologia e a Petrobras:

O primeiro projeto relaciona-se com a otimização de compostos, nomeadamente uma fase inicial do desenvolvimento de fármacos onde se analisam as interações de uma determinada proteína com outros compostos. Investigadores do Laboratório Requimte participaram num estudo de certos fármacos (entre eles, o ibuprofeno) com recurso à simulação do comportamento dos mesmos em estado líquido.

Com recurso à supercomputação, é possível perceber qual é a sua estrutura molecular quando são expostas a várias temperaturas e o efeito que é provocado no imediato e a longo prazo.

A simulação foi feita usando e criando cristais com os compostos dos fármacos em causa (ibuprofeno, flurbiprofeno e ketoprofeno) e outras moléculas, para testar a sua reação a variáveis como a temperatura (foram feitos testes a temperaturas entre cerca dos 107ºC e os 227ºC) e a sua interação eletrostática. Esta simulação permitiu também despistar possíveis diferenças estruturais, dinâmicas e termodinâmicas dos compostos.

A verificação da eficácia da simulação foi comprovada comparando os resultados obtidos com os resultados que seriam esperados a longo prazo. Desta forma, a simulação da interação destes compostos químicos pode ser feita de forma mais segura e barata.

 

O segundo projeto relaciona-se com as alterações climáticas e com novos mecanismos de captura de CO2. Com o apoio da Petrobras, investigadores do Laboratório Requimte estudam um mecanismo de captura do dióxido de carbono através de um solvente que o “dissolve” e absorve. Neste mecanismo combinam a parte prática (“high pressure techniques”) com uma parte mais teórica, na qual usam a supercomputação como ferramenta para simular a dinâmica molecular das substâncias em causa: “molecular dynamics (MD) simulations”.

Desta forma, uma empresa da área das energias não-renováveis consegue reduzir a sua pegada ecológica ao ajudar a desenvolver tecnologia mais amiga do ambiente.

 

Conteúdo fornecido pela Identity

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