Mec. Flu., CFD e HPC...

Otimizando o POTENCIAL CRIATIVO brasileiro

2011-10-09T16:40:00.000-03:00

Os brasileiros estão com fome de desenvolvimento, cansados de encontrar apenas artigos filosóficos e não ver nada de concreto. Eles querem fazer e comer logo o bolo. E quanto mais gente lhes fizer companhia, melhor.

Então, eu dou-lhes essa receita, a qual pode absorver variações de diversas origens. Afinal, não sou nenhum chef, e cada um de nós é ruim na pretenção de ser o melhor*.

* "Cada um de nós é ruim na pretenção de ser o melhor" (Pe. Marc Lambret).

Fonte da imagem

"Em todos os países desenvolvidos, a universidade é a locomotiva tecnológica. Entretanto, no Brasil sempre existiu um abismo de distância entre a realidade das empresas e das academias. [...] Quem sabe, um dia, algum laboratório vai me ligar e me perguntar o que eu precisaria para crescer e gerar mais empregos".

(Carlos Aurélio Donida, empresário)

O estudante/cientista brasileiro é preparado para resolver de maneira crítica os problemas que aparecem, sabendo escolher as ferramentas e modelos corretos. Já, em outros países, acontece de o cientista ser melhor preparado para desenvolver essas ferramentas e modelos. Assim, há muitas indústrias instaladas no Brasil que apenas repetem o que está pronto. Não tiro o mérito e importância delas. Entretanto, o potencial de criação do estudante/cientista brasileiro é enorme graças ao seu senso crítico.

De nada serve uma melhor educação de base se esse potencial já existente não se transformar em atividade corrente. Para isso, em analogia à Lei de Ohm, basta diminuir a resistência:

(1) unindo competências (muitas vezes no mesmo corredor do prédio), ao invés de medí-las.

(2) estabelecendo manuais de qualidade¹ dentro de cada instituição de pesquisa. Afinal, unicamente com ordem é que se chega ao progresso.

(3) criando um portal unificado para divulgação da pesquisa nacional, dos laboratórios, dos seus integrantes e suas atividades, com mecanismos avançados de busca.

(4) valorizando o laboratório e sua imagem externa com um website acolhedor, informativo, instrutivo, e (claro) atualizado.

(5) oferecendo ao estudante/cientista e ao laboratório onde ele trabalha as condições para realmente pesquisar, com:
   (5a) inve$timento e
   (5b) tempo de reflexão em detrimento de horas-aula ministradas².

(6) incentivando o intercâmbio acadêmico também a nível nacional.

(7) recebendo os intercambistas em centros de acolhida³ e com oferta de residências estudantis⁴ pagas, ambos governamentais.

(8) incentivando a especialização do estudante de graduação desde calouro. Por exemplo, a famosa "elevada demanda de engenheiros" é, na verdade, de engenheiros especialistas.

(9) atraindo competências qualificadas ao trabalho solicitado:
(9a) com um portal online atraente dedicado ao envio de candidaturas às vagas oferecidas.
(9b) nas vagas, detalhando o assunto do trabalho (principalmente) além do tipo de formação procurada, a fim de orientar o candidato em suas escolhas.
(9c) nos processos seletivos, aumentando o filtro técnico sobre o filtro psico-social.

(10) possibilitando a realização:
(10a) de trabalhos de conclusão de curso dentro de empresas em estreita proximidade com as universidades (tema possivelmente proposto pela empresa, e o aluno como estagiário).
(10b) de teses de mestrado / doutorado / pós-doutorado da mesma forma (o pesquisador como funcionário da empresa em tempo integral).

Os itens (10) trazendo, como consequência, imediato aumento:
   (10-I) de remuneração e motivação do pesquisador.
   (10-II) de valor econômico do resultado da pesquisa.

(11) sujeitando os itens (10) a contratos baseados na Propriedade Intelectual. Sim, conhecer⁵ como ela funciona também confortará e motivará muitos.

Na verdade, para a ordem e o progresso⁶, tão importante quanto um manual de qualidade é a sua ideia intrínseca: valorizar a comunicação interna, sabendo:

(A) que "nós todos somos aprendizes, fazedores, professores"⁷. Do presidente ao novo estagiário.

(B) que seu colega não é aquele de quem você deve ser amigo para ganhar seu respeito, mas aquele que você deve respeitar para, quem sabe, reconhecê-lo como amigo.

(C) que um chefe não é aquele que se ocupa da contabilidade e define incumbências, mas principalmente aquele que escuta:
   (C.1) para reconhecer as necessidades identificadas também pelos seus funcionários. Afinal, são eles a base da pirâmide e, como toda base, sustentam o grupo.
   (C.2) para melhor partilhar os recursos segundo as prioridades provenientes das necessidades.
   Então, o chefe será realmente o responsável pelo grupo, seu informante e porta-voz. (Infelizmente, existem muitos que são "corta-voz").

Como consequência do item (C), o funcionário sente-se útil, bem acolhido e entende a razão do seu trabalho ou do seu contexto profissional, o que é muito mais motivante (e garantia de produtividade)⁸.

Então, em seguida - e apenas em seguida - comecemos pelo ponto (1).

Viva! Teremos muito mais pesquisa e tecnologia de ponta. Brasileira⁹.

_________________
¹ Nenhuma nova pessoa no laboratório deveria começar seu trabalho sem tomar conhecimento das boas práticas adotadas. Nenhum novo laboratório deveria receber aval do governo sem possuir um manual de qualidade adaptado.
² Sim, em detrimento de horas-aula. Um dos problemas do professor em universidade federal brasileira, ligado à regulamentação da profissão, é a dificuldade de dedicação à pesquisa devido ao tempo exigido à sala de aula e atividades relacionadas (às vezes puramente administrativas).
³ Muito importantes para facilitar e incentivar a mobilidade acadêmica, criadora de diversidade cultural e intelectual, fonte de crescimento para todos (hóspedes e anfitriões).
⁴O intercambista quer morar com qualidade e segurança em quarto individual para estudar sua profissão, e não como funciona o sistema locatário de imóveis e suas inúmeras ofertas, as quais raramente são otimizadas às necessidades do estudante.
⁵Oferecer, na graduação, uma disciplina relacionada (ou simples palestras regulares) não seria uma má ideia.
⁶Aqui, uma empresa como exemplo. O mesmo seria estendível, todavia, para qualquer instituição, valendo lembrar da Polítcia.
⁷Citando Richard Bach.
⁸Essa é a maneira de trabalhar que boa parte das empresas europeias não tem, por isso seus funcionários enfrentam uma crise que não é apenas econômica, mas de motivação.
⁹ Fonte do retorno de todo o inve$timento. O ciclo fecha!

> Você não concorda com algum dos pontos?
   Natural, afinal ninguém tem o conhecimento absoluto, e a ideia é aprendermos juntos. Se for o caso, deixe sua opinião na enquete criada para este fim: "Discordo com algo".

> Você acha tudo isso muito difícil (como um "bom" brasileiro)?
   Então diminua a escala trocando as cores da imagem no início desta postagem por aquelas do seu estado, município, universidade, empresa, laboratório... ou curso. Os outros só vão gostar. E querer copiar.

Os brasileiros estão acostumados demais com os problemas. Não faça isso. Você tem uma receita? Escreva e divulgue! Dedique o seu esforço no potencial de mudança. Aqui, por exemplo, tem um belo potencial: Estudar vale a pena.

Tenho a esperança de que essas palavras digam, a cada um, alguma coisa do desenvolvimento que todo brasileiro espera do seu gigante pela própria natureza.

> Você tem tempo e está curioso? Então descurbra de onde veio essa receita.

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Malha estruturada vs. Cálculo estruturado

Turbulência: mais determinística do que se pensa!

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Malha estruturada vs. Cálculo estruturado

2011-09-23T21:03:00.000-03:00

Antes de qualquer coisa, o leitor deve estar ciente da diferença entre uma malha estruturada e uma malha não-estruturada. Ela está na representação da discretização espacial. A malha estruturada foi a primeira a aparecer, tem uma representação simples e é fácil de programar. Em contrapartida, a malha não-estruturada tem uma representação mais complexa e é mais difícil de programar, tendo como vantagem a robustez na representação de geometrias complexas. Aqui estamos falando de malha, e a equivalência vale para o cálculo: o cálculo estruturado é muito eficiente, enquanto o não-estruturado é mais complexo e demanda mais espaço de armazenamento.

Ora, a ideia então é que todos os softwares disponíveis no mercado sejam “pelo menos” estruturados, sendo um adicional a capacidade de suportar malhas não-estruturadas. Entretanto, fugindo da lógica aparente, não é assim que funciona.

Embora sua representação seja simples, criar uma malha estruturada em geometria complexa pode ser uma tarefa cansativa e demorada. Uma vez pronta a malha, a compensação certamente virá na forma de um cálculo mais rápido, convergência mais simples e resultado mais confiável, poderíamos pensar. Mas lamento informar: ter uma malha estruturada não será garantia de que o cálculo também o será.

Como exemplo, dois dos softwares comerciais de CFD mais utilizados: Star-CCM+ (CD-Adapco) e CFX (ANSYS Inc.). Ambos os códigos são não-estruturados (e apenas não-estruturados). Isso significa que, ao carregar uma malha estruturada num solver não-estruturado, ou ela será convertida para uma representação não-estruturada ou, no pior dos casos, o solver simplesmente não lerá a malha.

Você poderia se perguntar por que isso, ao lembrar que a abordagem estruturada é mais antiga e mais simples de programar. Além disso, o cálculo estruturado também é mais eficiente...

A resposta a essa questão é fonte de um boato no qual acreditei até recentemente: de que existiriam restrições legais no fornecimento de códigos comerciais de cálculo estruturado a fim evitar o uso dos mesmos para fins militares. Entretanto, de acordo com Bruno Alexandre Contessi, da ESSS (fornecedora dos produtos e suporte ANSYS no Brasil), essa informação não procede.

A verdadeira razão está no trabalho laborioso de geração de malha estruturada se não dispomos de softwares capazes de fazê-lo automaticamente (como TurboGrid ou ICEM Hexa, ambos da ANSYS). Então, o uso de malhas estruturadas no dia-a-dia da maioria das indústrias torna-se inviável. Devidas às necessidades de aprimoramentos constantes, manter dois solvers, sendo um deles para resolver uma pequena classe de problemas, torna-se também inviável.

Nessas circunstâncias, o cálculo não-estruturado acaba sendo a única opção na maioria dos softwares comerciais. Uma exceção é Fine/Turbo (NUMECA), que é estruturado.

Sabemos agora que:

- uma malha estruturada não necessariamente será calculada como tal;
- um solver que suporta malha não-estruturada não necessariamente é capaz de cálculo estruturado.

É claro que os primeiros códigos CFD não suportavam malhas não-estruturadas porque só havia o método estruturado de cálculo. Suportar malhas não-estruturadas realmente é um ótimo avanço para qualquer solver, já tendo-se tornado uma tecnologia bem dominada. O problema é quando não se quer admitir que... hãã... bem... é que... na verdade... “nós não suportamos mais cálculo estruturado”.

São confusões que precisamos eliminar... e situações que precisamos suportar.

Turbulência: mais determinística do que se pensa!

2011-06-15T19:23:00.000-03:00

Fractais: caóticos, mas nada aleatórios.

O que é a turbulência ?

Quem está acostumado com o assunto poderia responder sem pensar duas vezes: “são flutuações aleatórias da velocidade das partículas em um escoamento”. Pois, então, pensemos duas vezes: esta afirmação está apenas parcialmente correta. Na verdade, a compreensão atual desse fenômeno nos diz que, dependendo do escoamento e do fluido em questão, essas flutuações da velocidade das partículas, na realidade, não são aleatórias. Elas são apenas consideradas como aleatórias (uma hipótese) para fins de modelagem da turbulência.

As escalas de Kolmogorov são as escalas de dimensão, tempo e velocidade dos menores vórtices (flutuações de velocidade) encontrados um escoamento turbulento. A escala de dimensão pode ser determinada pela teoria de Kolmogorov, e é dependente unicamente de três grandezas: (1) a viscosidade cinemática (viscosidade dinâmica dividida pela massa específica do fluido), (2) a velocidade do escoamento livre e (3) a dimensão característica do objeto. Para um carro movendo-se a 100 km/h, a escala de Kolmogorov perto da janela do motorista é de aproximadamente 4,6e-06 m [1].

O movimento dos fluidos (forças e velocidades) pode ser previsto pelas equações diferenciais de conservação de massa e de quantidade de movimento (mais conhecidas como equações de Navier-Stokes, se tomarmos em conta certas hipóteses¹). Para que a modelagem de um escoamento por essas equações seja válida, o tamanho de cada volume finito utilizado para a discretização espacial do domínio fluido deve ser bem maior que o livre caminho médio entre as partículas. Este livre caminho médio (chamaremos de l.c.m.) é a distância média de deslocamento de uma molécula entre colisões com outras moléculas. Para o ar a 20°C, esta distância vale algo na ordem de 1e-07 m, dependendo do autor².

David C. Wilcox, em seu livro Turbulence Modeling for CFD [1], faz o cálculo: aquela escala de Kolmogorov na janela do carro é 72 vezes maior que o l.c.m. E também conlcui: "esta escala de Kolmogorov é, de fato, bem maior que o l.c.m. do ar".

É isso, portanto, que nos leva à conclusão de que mesmo as menores escalas da turbulência, as menores flutuações das partículas (caracterizadas pelas escalas de Kolmogorov), são determinísticas para o ar sobre a janela de um carro a 100 km/h. Elas podem, sim, ser calculadas pelas equações de conservação. Essas flutuações e seus efeitos podem ser previstas por DNS (Direct Numerical Simulation), isto é, CFD sem o uso de modelos de turbulência. O limite de "calculabilidade" é o elevadíssimo custo computacional devido à necessidade de se usar um tamanho de malha da ordem dessas minúsculas flutuações.

Mas existe um porém: as leis de quantidade de movimento para os fluidos são caóticas. Essa característica vem da não-linearidade dessas equações, o que as torna extremamente sensíveis às condições iniciais do cálculo! A menor variação dessas condições iniciais pode provocar grandes desvios da solução ao longo da distância e do tempo. É o popularmente conhecido "efeito borboleta".

A impossibilidade de medir ou de impor uma condição inicial física (real, em experimento) no nível das escalas de Kolmogorov para um problema como o do escoamento sobre um carro leva também à impossibilidade de prever o comportamento do escoamento a nível dessas pequenas escalas. Então, como essas pequenas flutuações não podem ser previstas para um problema real, eis a razão que nos leva a tratar a turbulência como um fenômeno aleatório e por uma abordagem estatística³, embora ele seja (pelo menos nesse exemplo do carro) determinístico, na realidade!

Leitura aconselhada: Teoria do Caos.

[1] página 9 de WILCOX, DAVID C. Turbulence Modeling for CFD. Second edition. Anaheim: DCW Industries, 1998. 540 p.
[2] página 9 de CORRE, CHRISTOPHE. Écoulements Compressibles. Année universitaire 2010-2011. Grenoble: Grenoble INP ENSE³, 2011. 225p.
_________________
¹ Escoamento de fluido newtoniano (viscosidade dinâmica constante) e - segundo alguns autores - incompressível (massa específica) constante.
² Wilcox [1]: 6,3e-08 m ; C. Corre [2]: 9,7e-08 m.
³ Todo escoamento turbulento é não-estacionário. A abordagem estatística permite o cálculo dos campos médios. Para cálculos permanentes, isso é feito através das equações ditas RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes Equations) e de seus diferentes modelos de turbulência. Para cálculos não-estacionários, através das URANS (Unsteady RANS) como, por exemplo, na nova e promissora SAS (Scale-Adaptive Simulation); ou por LES (Large Eddy Simulation). Um cálculo permanente supõe que as flutuações das grandezas são em pequena escala enquanto os campos médios não variam com o tempo (exemplo: escoamento plenamente desenvolvido em uma tubulação). Cálculos não-estacionários fazem a solução evoluir no tempo, permitindo a formação de flutuações de campos médios (exemplo: desprendimento de vórtices na esteira do escoamento sobre um cilindro).

Big Brother sem Câmeras

2010-10-19T18:44:00.003-02:00

Por que a geolocalização instantânea é uma vilã não só à segurança e à privacidade, mas ao coração?

Senhoras e senhores, permitam-me voltar a falar um pouco de TI (Tecnologia da Informação, domínio da Sun Microsystems - hoje da Oracle - da qual fui estagiário e que me incentivou a iniciar esse blog).

Começamos a Era da Informação com a popularização da Internet e dos aparelhos portáteis. Pouco temos do que reclamar, pelo contrário. Mas o negócio está começando a tomar proporções que jamais imaginei.

O costume de estar conectado, que a tecnologia nos proporcionou na última década, é fantástica... desde que consigamos a informação que queremos! A impossibilidade disso, por qualquer motivo (como uma bateria de celular que acabou), nos traz MUITA ansiedade.

Agora, a tendência não é mais apenas poder contatar quem quisermos na hora que quisermos (de forma geral) pelo celular. Mas, quando a pessoa querida atende o aparelho, a pergunta crítica e constante "onde você está?" tende a deixar de ser necessária, pois eis que surge a geolocalização instantânea, onde os grandes exemplos são o Google Latitude e o Facebook Places.

"Scooby Doo??? Cadê v... ah! Aí está você!!!"

Repito: a tal pergunta tende a deixar de ser necessária. Não quero.

Mas isso não é positivo? Para si, para seu uso pessoal, sem dúvida é. Para o modo de utilização para o qual está sendo proposto? Duvido!

É lógico que cada um é livre para criar e utilizar os serviços que interessam para si. Mas tenho sérias ressalvas. Por causa da segurança? Isso é o de menos.

Imagine que você usa a geolocalização com a sua filha de 12 anos. Ao resolver dar uma olhadinha para ver onde ela anda, para saber se já dá para esquentar o almoço, você repara que ela está há uma quadra de distância da parada de ônibus de todos os dias naquele horário. Depois, ela não atende o celular. Você, coitado pai/mãe, já começa a entrar em estado de pânico, ansioso para saber o que está acontecendo! Caros pais: ela simplesmente resolveu conhecer a nova banca de revistas que acabaram de abrir e, lá, ela escolhia uma revista "teen" para ler no fim de semana. O celular, ela esqueceu de tirar do "silencioso" depois da aula.

Ou... Você acha que seu filho está demorando um pouco para chegar. Opa: "o que é que ele pensa que está fazendo na Vila do Fumo???". "Ai meu Deus, ele foi sequestrado!!!". Você já está chamando a polícia quando ele entra em casa. Você se pergunta: "Ué?". A explicação é imediata: "Mãe, pai, roubaram o meu celular". E você, então, pela primeira vez na vida fica aliviado com uma notícia ruim. Pena que o alívio dura pouco, porque você acaba de perceber que, nesse exato momento, o ladrão está tendo acesso à posição instantânea do seu cônjuge, bem como a de muitos da família e de amigos do seu filho.

E você, tendo sua posição relatada?

Você quer estar informado do paradeiro daqueles que mais ama, mas você não viveu a infância conectado a um geolocalizador. Volte à sua infância e adolescência (ou fique mesmo no "agora") e imagine-se conectado. À pedido - para não dizer a mando - de alguém da família. Eu me sentiria tão seguro, mas tão seguro, mas tão seguro... que chegaria a me sentir preso! E imagine-se, também, quando a bateria do celular acabar. Justamente quando começava a seção de cinema que você resolveu ir de última hora. Inseguro porque ninguém sabe onde você está? Ou preocupado com a preocupação causada aos seus pais?

"Por que ela tá parada naquele lugar??? Será que desmaiou???"

Por isso eu defendo, e insisto, numa tentativa de não deixar o mundo mais ansioso por informação do que já está, principalmente por informações à respeito de quem amamos e confiamos: usem a geolocalização para si, não para os outros. Não permitam que os vejam. Não peçam a ninguém para que sejam vistos.

Uma vez que eu o tenha convencido, resta ainda convencer as crianças de hoje que não vão ler isso aqui. Não cabe proibir. Cabe apenas, de alguma forma, mostrar que a geolocalização não é um brinquedo como jogar video-game o é. Pois é um brinquedo cujos personagens são reais e, por isso, vicia muito mais. Cabe, sim, dar o exemplo.

A dúvida sobre o exato paradeiro de alguém também é uma forma de "saudade". Pode ser que eu esteja, aos meus 22 anos, entrando para o grupo dos "velhos babacas", mas será por um nobre motivo: não deixar a tecnologia tomar o lugar do sentido das palavras "ética", "respeito" e "confiança".

No meu insucesso, no fim das contas, além de não conseguirmos mais prestar atenção nos nossos afazeres - e hobbies - por causa da sede da curiosidade, corremos o risco de chegar em casa e sermos recebidos com "o que é que você estava fazendo lá?", ao invés da boa acolhida que nos pergunta, com um sorriso: "Oi!!! O que você fez hoje???".

Minha experiência pessoal com o Dyson Air Multiplier

2010-10-18T06:11:00.002-02:00

Há pouco mais de dois meses, tive a alegria de encontrar à venda em uma loja o tal do ventilador! (Veja postagem anterior).

Não só encontrei mas, com a gentileza dos funcionários, tive a oportunidade de ligar o Dyson Air Multiplier. A conclusão é de que ele atende perfeitamente à proposta: fazer vento. Todavia, aquele negócio de chegar em casa suando de calor e meter a cara bem na frente do ventilador não ia adiantar muito... o vento, ali, é apenas perto das bordas do aparelho. Ou seja: você sentiria vento nos cabelos, nas orelhas e no pescoço. No rosto, nada. Para um vento mais uniforme, devemos estar um tanto mais afastados.

Um dos pontos defendidos ferrenhamente pelo inventor é a suavidade do escoamento: o usuário não sentiria a turbulência gerada pelas pás de um ventilador comum. Quase sem dúvida, é algo que possa fazer uma razoável diferença para uma aplicação industrial ou científica. Mas, como usuário doméstico, onde sua pele é o melhor instrumento de medição, lamento a decepção, mas não vais notar diferença alguma.

Barulho? Esse é um ponto ainda a ser melhorado. Bara baixas velocidades, é um aparelho bem silencioso. Agora, para um vento mais "robusto", não posso dizer que se trata de um aparelho silencioso. Existem ventiladores comuns, de pás, que são mais.

Ainda assim, além de ser mega-eficiente, vale repetir os outros dois pontos defendidos pelo Sr. Dyson: fácil de limpar e seguro a animais e crianças curiosos. Concordo plenamente com ambos. Além disso, como já deixei claro na postagem anterior, nunca vi uma maneira tão linda de se fazer vento!

Ventilador Dyson em Túneis de Vento?

2010-05-28T14:44:00.123-03:00

(Seção "... Mas como?" atualizada em 28/11/2010)

Há alguns meses foi lançado o que acredito, pessoalmente, ser a invenção mais esperta dos últimos anos... décadas... não sei! Sei apenas que é fantástica: digna de 11 patentes distintas com altíssimo valor científico e econômico! Veja-a agora:

Sim, amiguinhos! É um ventilador sem hélice!

Mas por que tanto valor assim? Afinal, é super-eficiente, prático, seguro a animais e crianças curiosos, fácil de limpar e, obviamente, tecnologicamente revolucionário!

Além de ser, sem dúvida, alguma coisa que eu adoraria brincar, a primeira coisa que me veio à cabeça foi sua possível e imediata aplicação em túneis de vento.

Pra quê complicar?
Não! Pelo contrário! Uma das maiores dificuldades e problemas em testes aerodinâmicos é o controle da intensidade de turbulência na seção de testes dos túneis. A turbulência - flutuações da velocidade das partículas, em pequena ou grande escala - pode ter por origem os diversos componentes estruturais do túnel que orientam o fluxo, desde as próprias paredes até defletores direcionais ou os próprios instrumentos de medição. Todavia, o gerador de turbulência por excelência em todo e qualquer túnel de vento subsônico da atualidade são as hélices dos ventiladores.

Chega de favos!
Um dos instrumentos típicos em túneis de vento para reduzir a intensidade de turbulência transversal ao escoamento de interesse são estabilizadores de fluxo, às vezes chamados de "favos de mel" devidos a sua disposição: são grades de tubos paralelos ao escoamento cujos diâmetros são de acordo com a redução de interesse da turbulência.

Fonte: Alexandre V. de Paula, LEVANTAMENTO DE CURVAS CARACTERÍSTICAS DE
VENTILADORES INDUSTRIAIS EM LABORATÓRIO, 2004.

Sem dúvida estruturas desse tipo deverão continuar existindo, mas com uma ajuda considerável de um ventilador tipo Dyson seu número e espaço ocupado dentro de um túnel poderão diminuir.

Funciona sim!...
Para quem ainda está achando que isso não passa de uma brincadeira de quem tem dinheiro, o aparelho já está no mercado em alguns países e muita gente já está usando:

... Mas como?
Não é simples. Se fosse simples não seria interessante. É, sim, genial.

Já ouvi falar, uma vez, que o vencedor do título de melhor invenção do século XX foi o clips de papel. Bem, sem dúvida é muito útil, mas também sem dúvida - de novo, pessoalmente - prefiro o aerofólio (créditos a Manfred von Richtoffen, o "Barão Vermelho").

É nele, no aerofólio, que muitas fontes depositam a genialidade do Dyson Air Multiplier. Eu digo: sim, o princípio do aerofólio é muito importante para se ter uma altíssima eficiência, gerando 15 vezes mais vento que aquele do fluxo sugado pelo motor localizado na base. Entretanto, tal princípio não é o "ponto de partida", como defendem algumas fontes.

Como pode ser visto no primeiro vídeo, o aparelho puxa o ar por um rotor axial localizado na sua base. O ar escoa no interior do anel sendo, então, injetado paralelamente à superfície interior do mesmo. A seção do anel tem o formato de um aerofólio. Ela ajuda na "geração de vento" devida à aceleração que se submete o ar externo entrando no anel, o que diminui sua pressão estática. Isso provoca, então, uma aceleração na direção do anel daquele ar que ainda não entrou no mesmo, pois este estava "mais parado" (logo, com uma pressão estática maior).

Entretanto, dizer que o ventilador Dyson é "baseado no princípio do aerofólio" também é não diferenciá-lo dos outros tipos de ventiladores, dotados de hélice, pois todos eles se baseiam, também, no mesmo princípio! Afinal, hélices não são nada mais nada menos do que aerofólios rotativos!

A genialidade do aparelho está, sim, na tal da injeção de ar, por uma fenda estreita, ao longo de toda a superfície interior do anel. Está aí, então, a origem, o ponto de partida dessa fantástica eficiência promovida pela seção de aerofólio.

A injeção de ar funciona como os estabilizadores ativos de fluxo (por injeção de fluxo) usados para retardar o descolamento da camada-limite em algumas aplicações (por exemplo, evitando o stall de aeronaves em elevado ângulo de ataque). Esses estabilizadores (jatos de ar paralelos à superfície) promovem um escoamento ativo do ar adjacente pois este é forçado a se "unir" ao escoamento do jato por atrito viscoso, num processo chamado atração / arrastamento (inducement / entrainment, em inglês). Como o ar externo não pertencente ao jato acelerou na direção do mesmo, mais ar externo deve ocupar o lugar daquele que acelerou. A consequência? A promoção do escoamento na direção do eixo do anel, daquele ar que não passou pelo rotor na base! Depois, e unicamente depois disso, é que a seção em formato de aerofólio torna possível a otimização do vento.

Em contrapartida, James Dyson diz que o difusor divergente ("expanding cone"), consequente de tal geometria da seção, gera uma maior redução de pressão na entrada do anel, favorecendo ainda mais o escoamento para dentro do mesmo. Você concorda com este princípio? Eu sou extremamente cético. A meu saber, a única característica que promove a baixa pressão na entrada do anel é a maior espessura da seção do mesmo, na entrada: o princípio do aerofólio. O que o tal do "expanding cone", à jusante, contribui para diminuir a pressão na entrada?

Me ajudem!

1º Seminário em Segurança Aérea

2010-05-19T18:34:00.002-03:00

Fonte da imagem

No próximo dia 1º de junho (2010), os professores Atila Freire e Robert Breidenthal, respectivamente diretor e associado do Laboratório de Mecânica da Turbulência da COPPE/UFRJ, estarão promovendo o 1º Seminário em Segurança Aérea, a ser realizado na própria COPPE (mapa). O evento será composto de 11 palestras e discussões ao longo do dia, das 9h às 17h, no que diz respeito a aspectos técnicos do acidente sofrido pelo voo AF447 ("uma revisão após um ano da ocorrência").

Clique aqui para ver a divulgação feita pela ABCM (Associação Brasileira de Engenharia e Ciências Mecânicas).

O Laboratório de Mecânica da Turbulência é de destaque no Rio de Janeiro, sendo inclusive o pioneiro em sediar a Escola de Primavera de Transição e Turbulência (EPTT), esse ano na sua sétima edição. As inscrições são feitas online na própria página do evento. A programação, reproduzida aqui abaixo, também pode ser encontrada lá.

9:00-9:15h

Abertura: Prof. Luiz Pinguelli Rosa, Diretor, COPPE/UFRJ.

9:15-9:30h

Aspectos Gerais sobre Segurança Aérea. Breve Discussão sobre o Acidente do Vôo AF447 e o Relatório do BEA(*): Prof. Atila P. Silva Freire, Laboratório de Mecânica da Turbulência, COPPE/UFRJ. (*Escritório de Pesquisas e Análises da França para a Segurança da Aviação Civil)

9:30-10:00h

Mecânica de Voo na Atmosfera: Prof. Robert Breidenthal, Department of Aeronautics and Astronautics, UW/Seattle.

10:00-10:30h

As Empresas Aéreas e as Pressões do Ambiente Competitivo Baseado no Preço: Prof. Elton Fernandes, COPPE/UFRJ.

10:30-11:00h

Uma Revisão da Modelagem Físico/Matemática da Acreção(**) de Gelo: Prof. S. A. Sherif, University of Florida at Gainesville.(**) Acreção é o processo físico pelo qual o tamanho de alguma estrutura aumenta pela adição constante de partes menores. Em meteorologia, acreção denota a formação de água nas nuvens em torno de locais de nucleação.

11:00-11:20h

Intervalo

11:20-11:50h

Resistência Residual em Materiais Aeronáuticos com Fraturas: Prof. Fernando Luiz Bastian, COPPE/ UFRJ.

11:50-12:20h

Uma Revisão sobre a Análise de Dados Meteorológicos: Prof. Luiz Claudio Gomes Pimentel, Instituto de Meteorologia, UFRJ.

12:20-14:00h

Almoço

14:00-14:30h

Simulação de Acreção de Gelo sobre Asas com Sistemas Antigelo: Prof. Otavio de Mattos Silvares, Instituto Mauá de Tecnologia, São Paulo.

14:30-15:00h

Termografia Aplicada a Sistemas Antigelo: Dr. Olivier Fudym, École des Mines d'Albi.

15:00-15:30h

Intervalo

15:30-16:00h

Ensaio e Certificação de Tubos de Pitot: Dr.Guilherme Araújo Lima da Silva, ATS4i Aero-Thermal Solutions for Industry, São Paulo.

16:00-16:30h

Simulação e Ensaio em Túneis de Vento de Tubos de Pitot Aquecidos: Eng. José Roberto Brito, COPPE/UFRJ, and Dra. Juliana Loureiro, INMETRO.

16:30-17:00h

Discussão Final e Fechamento: Prof. Atila P. Silva Freire, COPPE/UFRJ.

Quero orçar um cluster: em que devo pensar?

2010-04-18T01:38:00.003-03:00

Atualmente, devido à questão do paralelismo, é muito difícil definirmos o desempenho de um cluster pelo número de processadores e frequência de clock. A maneira correta de se comparar desempenho entre máquinas são os FLOPS (floating point operations per second). Não adianta nada ter duas máquinas de oito núcelos cada a 3GHz se a comunicação entre elas é por rede doméstica (100 Mbps). 95% dos ciclos do processador estariam ociosos aguardando dados para serem processados.

Assim, a primeira coisa importante é uma rede de alta velocidade (10 - 30 Gbps) (conhecida como InfiniBand). Ou seja, de 100 a 300 vezes mais rápida que uma rede doméstica comum. Uma das empresas detentoras dessa tecnologia é a Voltaire.

Outra coisa importante para um cluster é a eficiência energética, além do desempenho. Embora seja fácil encontrar no mercado PCs com clock de 3GHz, raramente você encontrará isso em clusters. Isso porque o consumo energético (junto com aquecimento do sistema e consequente necessidade de mais potência de refrigeração) aumenta exponencialmente com a frequência de clock. O mais comum para clusters são processadores na faixa de 2,2 - 2,4 Ghz. É claro que, por enquanto, estamos falando apenas de CPUs. Mas porque não pensar em GPUs (placas gráficas)? Para computação científica! Isso mesmo!

Os computadores atuais tem três níveis de armazenamento: disco rígido, memória RAM e memória cache. A capacidade em disco necessária está ligada à quantidade de dados que o laboratório quer armazenar (por exemplo, os resultados transientes de uma simulação). A capacidade de memória RAM está ligada ao volume de dados que precisa ser alocado para o(s) cálculo(s). A memória cache vem junto com o chip, e é para onde vão os dados da memória RAM antes de serem processados. Quanto maior a capacidade da memória cache, maiores as chances de aumentar os FLOPS com o mesmo número de processadores, mesmo clock, mesmo InfiniBand, etc. Atualmente, pode-se considerar 512 kB de cache por núcleo como minimiamente aceitável e 2 MB de cache por núcelo como muito bom.

Entretanto, está para se popularizar mais um nível de armazenamento: os SSDs (memória não-volátil), com exatamente o mesmo funcionamento do seu pendrive. Ela fica entre os discos rígidos e a memória RAM (veja a imagem abaixo), com o objetivo de armazenar aquela taxa de dados que a memória já quer gravar (passar para os discos) mas que os discos não são capazes de fazê-lo. São como um "buffer" da RAM para os HDDs. Não digo que seja essencial. O CESUP, por exemplo, ainda não tem. Para se ter uma referência, a taxa de escrita em disco do CESUP era, em 2009, de 800 MB/s.

Sobre o sistema operacional, os mais utilizados para computação científica, hoje, são os Linux. Especificamente, o RedHat, embora não seja gratuito.

Uma opção de montagem de cluster é com blade servers. São computadores especialmente desenhados para serem acomodados em racks (estandes), em nome da economia de espaço (veja imagem abaixo). Uma alternativa é fazer um cluster com gabinetes torre comuns. Neste caso, atenção: cada computador de um cluster não necessita de diversos periféricos (mouses, teclados, caixas de som,...). Também não é necessário mais de um monitor, drive óptico, etc.

Todo o cluster adquirido deve ter uma propriedade muito boa chamada escalabilidade. Ou seja, a adição de máquinas com o objetivo de aumentar o poder computacional deve poder ser feita sem prejudicar o poder computacional das máquinas existentes ou das adquiridas. Esse tipo de coisa apenas o fabricante pode querer garantir, e um especialista querer questionar.

Agora, falemos de fabricante e especialista.

Não aconselho que sejam adquiridas máquinas Sun/Oracle para um recurso de computação científica. A Sun/Oracle está muito mais voltada ao mercado de datacenters - é uma das líderes do mercado -, então a qualidade de informações e suporte para o recurso de computação científica seria deficiente. Se o laboratório quiser seguir a "onda", o mercado de clusters para computação científica tem sido dominado praticamente pela HP, dos menores aos maiores recursos computacionais.

Sobre especialista: a administração de um cluster é algo bem complicado e exige muito conhecimento específico. O laboratório deveria, certamente, contratar um funcionário responsável por isso.

Nenhum cluster para alta produtividade científica deveria estar, na minha opinião, à mercê de quedas de luz e surtos de energia elétrica. Deveria-se dispor de três equipamentos básicos: quadros de luz (que atenuam surtos de rede antes de chegarem às fontes dos computadores, que têm o mesmo objetivo); geradores; e no-breaks (capazes de manter o sistema funcionando por no máximo alguns segundos, até que o gerador entre em funcionamento). Não utilizar estabilizadores, que prejudicam as fontes dos computadores. As fontes dos computadores devem ter PFC ativo. De onde que eu tirei isso? Daqui.

É claro que tudo isso deve ter um sistema de refrigeração. O insuflamento de ar frio deve ser feito de cima para baixo, na região frontal dos computadores. A exaustão de ar deve ser feita atrás deles. A temperatura do ar frio à frente das máquinas deve ser tal que a umidade do ar não condense (geralmente entre 20-22ºC).

Um outro fator recentemente descoberto é a influência do ruído na latência de transferência de dados. Um ambiente absorvedor de som ao redor do cluster é aconselhável. Dê só uma olhada que interessante, nesta postagem: Não grite no datacenter!

Bom, se achas que tudo isso dá muito trabalho, uma alternativa é contratar um serviço de computação em nuvem. Ao invés de investir em um cluster, administração e manutenção, pode-se deixar tudo isso com especialistas no assunto (fornecedores de infraestrutura de computação como serviço) (veja imagem abaixo). Isso não é nada além do que o SINAPAD faz: um recurso computacional como serviço. O laboratório poderia, ainda, procurar um outro serviço que prove ser mais adequado. Infelizmente, além dos centros do SINAPAD, do qual o CESUP faz parte, não conheço nenhum voltado à computação científica.

Finalizamos, assim, finalmente descobrindo o que a computação em nuvem tem a ver com a comunidade científica, como prometido há muito tempo: sempre se quer pesquisar, mas nem sempre se quer administrar um complexo sistema computacional como um cluster.

Um novo aniversariante!

2009-12-15T17:49:00.001-02:00

Hoje, além de mim, temos um novo aniversariante!!!

Não grite no datacenter!

2009-11-20T22:38:00.002-02:00

Você já imaginou, alguma vez, o quão importante é a influência da vibração em um servidor de armazenamento?

Não... o perigo não está naquele caminhão passando lá fora. Disso, a estrutura do prédio e do rack dão conta. Mas... e se as vibrações tiverem origem DENTRO do datacenter?

O datacenter mostrado está trabalhando com uma alta taxa de entrada e saída de dados de um servidor de armazenamento baseado em discos rígidos. O cara fez a experiência e tirou suas conclusões utilizando o software DTrace, que indicou picos de (1) latência de operações de entrada e saída e de (2) operações que que levaram mais de 521 milissegundos para serem realizadas.

Moral da história: ninguém precisa brincar disso em casa. Afinal, quem tem um datacenter em casa? =D. Mas, dado o barulho que faz o sistema de ventilação e de ar condicionado de um cluster, uns Sonex até que cairiam bem!

Uma oportunidade para CRESCER

2009-09-14T10:37:00.007-03:00

"Como vou aprender HPC?" Ou melhor... antes disso: "o que saber sobre Computação de Alto Desempenho vai trazer de produtivo para mim?". Você não precisa trabalhar diretamente com TI para entender o que essa tecnologia nos traz. Da mesma forma, não é preciso saber HPC para se trabalhar com CFD, além do que significa e de que é fundamental. Mas por que, então, tanto alarde? Por que um blog? Porque é muito bom ter a oportunidade de fazer com que curiosos sejam dirigidos às fontes dessa informação. Lembre-se: este não é um blog para os amigos, mas para os interessados. Todavia, não sei bem quem pode se interessar ou não. Um dos meus objetivos é, também, promover o interesse. Trazer fluxo. Por isso, palestras. Afinal, é o meu ambiente de trabalho e gosto que meus colegas entendam o que faço. Por quê? Porque procuro, também, promover a cooperação, palavra-chave do conhecimento. Só posso escrever aqui e deixá-los informados sobre essa região - para não dizer esse mundo - da tecnologia pois tem gente que está cooperando comigo, de quem tenho aprendido muito e a quem muito agradeço. Afinal, por mais que se seja curioso, só o conhecimento é capaz de levar a mais conhecimento. Desculpem-me se incomodo alguém. Já aos curiosos, não percam essa portunidade para crescer:

Virtual Conference for HPC - Expand your HPC as well as Cloud Computing knowledge
Quinta-feira, 17 de setembro, das 12h às 19h, horário de Brasília.

Utilizem o World Clock Meeting Planner para achar os horários daqui, equivalentes aos listados na agenda (US Pacific Time).

Esta é a única conferência virtual dedicada ao melhor da Computação de Alto Desempenho, apresentada por indústrias que são referência nessa área - como a Sun Microsystems - e que demandam esse tipo de serviço - como a ANSYS, uma das líderes mundiais na oferta de softwares comerciais de CFD.

Nesse dia, manter-se desconectado vai gerar, sim, muita ansiedade!

Air France 447 = Austral 2553 ?

2009-06-09T21:22:00.017-03:00

Antes da Mecânica dos Fluidos ser computacional, ela já era real. E é graças a ela, e sendo real, que podemos atravessar o Atlântico em poucas horas, a altíssimas velocidades, pelo ar. Afinal, a aerodinâmica é fascinante. Que bom que eu nasci em um período em que muitas coisas já são conhecidas! E eu posso estudá-las! Que pena que nem tudo o que achamos ser possível prever e medir sem erros nós podemos, de fato.

Em nome dessa nossa tentativa de compreender as nossas falhas para poder evitá-las futuramente, e em respeito aos prejudicados com elas, vou deixar esta postagem tomar lugar daquela que deveria ser sobre a comunidade científica na Nuvem. Permitam-me fazer uma análise pessoal a respeito do que tem aparecido por aí.

Na matéria de 06/06/2009 do Blog da Metsul é feita uma análise da relação entre as causas do acidente com o voo da Austral 2553, no Uruguai, em 1997, com o recente acidente do Air France 447. O motivo seria a obstrução das entradas dos tubos de Pitot - responsáveis pela medição da velocidade - por cristais de gelo.

A velocidade de Mach é um fator crítico. A elevadas altitudes, então, torna-se um pouco mais. Essa velocidade mede quantas vezes o avião está em relação à velocidade do som. Você me diria que a velocidade do som, ou seja, Mach 1, é aproximadamente 1200km/h. Mas eu te digo: aqui embaixo. Lá em cima, como a temperatura do ar é muito menor, a velocidade do som é bem menor, fazendo com que o avião possa registrar Mach 1 a 900 km/h, por exemplo, sem fazer cálculos. Assim, um avião a 900km/h em relação ao ar, a 2.000 metros de altitude, poderá registrar Mach 0.85, digamos. Mas os mesmos 900 km/h poderão ser registrados como Mach 1 a 10.000 metros. Considerando que a barreira de compressão do ar à frente da aeronave, quando ela se aproxima de Mach 1, implica numa resistência muito elevada, e que a altitude de vôo é variável, o piloto automático é setado para manter uma velocidade de Mach determinada, ao invés de km/h ou nós, sempre abaixo da velocidade do som naquela altitude para vôos subsônicos. No Boeing 777, por exemplo, a velocidade de cruzeiro é definida como Mach 0.87.

Qualquer uma das entradas obstruídas do tubo de Pitot vai gerar uma diferença de pressão menor entre a estática (entradas perpendiculares ao vento) e a de estagnação (entrada paralela ao vento), provocando uma leitura de velocidade menor. Os tubos de Pitot devem ser aquecidos, e funcionam bem se secos. A dúvida que está sendo levantada é se a umidade congelada (partículas de gelo) no topo de nuvens de tempestade podem ou não obstruir essas entradas. Considerando que o gelo possui um calor específico (uma "velocidade de absorção de calor") muito maior do que o ar seco, o aquecimento dos tubos de pitot poderia ser ineficiente nessas condições.
Como disse o piloto de Boeing 747 Jean-Pierre Albran, ao jornal Le Parisien, numa reportagem no MSN: "Este [Airbus A330] é um avião que foi concebido por engenheiros, para engenheiros, e nem sempre para pilotos. [...] Por exemplo, num 747, o acelerador é empurrado manualmente. Você sente ele se mexer na turbulência. Nos Airbus recentes, o acelerador é fixo. Você olha nos indicadores. Não sente nada". Observo que não sei o que o piloto quis dizer com "o acelerador é fixo". As manetes de potência existem nos Airbus. Talvez ele quis dizer que elas "não tremem" em uma turbulência.
Assim, digamos que o tubo de Pitot foi obstruído indicando uma velociade relativa ao ar menor do a real, e o avião começou a acelerar pelo piloto automático. Os pilotos, confiando naqueles instrumentos de altíssima tecnologia, nada fizeram, mas deixaram o avião cruzar Mach 1 (real), região de extrema resistência do ar para acima da qual a aeronave não foi projetada, entrando em "overspeed". Somando a uma possível elevada turbulência, uma parte fundamental do avião pode simplesmente ter sido "arrancada".
Tudo hipótese. Tenho fé que a caixa-preta será encontrada. Ela fica sempre na cauda da aeronave. Seria "só" procurar a cauda no fundo do mar...
Ela poderá esclarecer muita coisa.

Seus problemas acabaram

2009-06-03T14:26:00.032-03:00

A computação em nuvem está crescendo. Mas... o que é isso?

Ela é baseada nos conceitos de "infraestrutura como serviço", "plataforma como serviço" e "software como serviço". Enfim, "computação como serviço". 'Tá... ainda não entendi'. 'E o que isso tem a ver com a comunidade de CFD?'.

Ok, vou tentar explicar desde o início, e deixarei a relação com CFD - e com qualquer comunidade científica - para a próxima postagem. Digamos que você tenha uma grande idéia que demanda computação e queira implementá-la. Por exemplo: você é proprietário de uma firma ou coordenador de um grupo de pesquisa, e deseja uma rede de comunicação e banco de dados extremamamente eficientes. Mas há um problema: você não sabe nada de redes, de servidores, de banco de dados, de armazenamento e de segurança na web, ou até sabe, mas sabe também que não é o "guru" no assunto. Até o presente momento, lhe restavam duas opções: ou você corria atrás de um profissional no assunto, ou de alguns profissionais para projetar um servidor, um sistema e tomar conta dessa parte, ou você abandonava o barco. Mas abandonar o barco nem sempre é garantia de sobrevivência: se a sua idéia é boa, se vai trazer vantagens para uma comunidade e manter estável e saudável a circulação de bens e (novos) serviços, além de mais dinheirinho no bolso, por que abandonar o barco?

Vamos lá, eu te entendi: porque não se sabe o quão fundo e seguro é o leito sob o barco. É verdade. Quem disse que aquele grupo de "gurus" será tão eficiente quanto aquele contratado pelo seu concorrente, que está surgindo do outro lado do oceano e você ainda nem sabe? Ou ainda, falando de profissionais na Tecnologia da Informação (TI), sejam eles engenheiros, desenvolvedores, ou leitores de notícias: se o conhecimento deles não estiver no foco principal da organização à qual fazem parte, como ter certeza da boa produtividade desses funcionários? Neste caso eu sugiro: transforme-os em prestadores de serviços, e transforme-se, você, em cliente.

'O quê? Aqueles a quem eu poderia muito bem oferecer empregos para servirem apenas à minha organização devem agora ser independentes, sendo necessário pedir orçamentos?'. Sim, e eu vou continuar tentando explicar: seja dentro do seu grupo, seja como prestadores de serviços, se esses profissionais em computação não fizerem o trabalho direito, eles poderão deixar o leito assorear - e todos terão de abandonar o barco. Entretanto, se a organização da qual o pessoal de TI faz parte depender apenas de seus conhecimentos e trabalho - os quais são de missão crítica -, a dedicação deles será muito maior, pois a sua janta à noite depende dos anos investidos no objeto do seu estudo: a oferta de TI de qualidade.

Agora, acho que você já entendeu porque a computação em nuvem está crescendo: grupos de trabalho (que necessitam de elevado grau de cooperatividade e compartilhamento de informações em tempo real) não têm jogado suas fichas num departamento interno de TI. Esses grupos têm buscado grandes companias cujo foco e objeto de faturamento é único: fornecer infraestrutura de computação, plataforma de desenvolvimento e software de gerenciamento como serviço (Sun Cloud, Salesforce.com e Google Apps, por exemplo). E de altíssima qualidade: afinal, seus serviços e a profundidade do leito sob o barco - a satisfação dos grupos e empresas como clientes - dependerão dela.

Agora, eu lhe faço duas perguntas:
1. Que serviço de computação de alto desempenho, plataforma ou software você poderia oferecer?
2. Que serviço de computação de alto desempenho, plataforma ou software você poderia requerer?

Isso e muito mais foi discutido, de 2 a 5 de junho, no JavaOne 2009, em São Francisco, EUA.

E é justamente a segunda pergunta que a comunidade científica poderia querer responder, através de uma terceira pergunta:

3. Como ter grande eficiência na comunicação e informação sobre pesquisas entre laboratórios da cidade, do país, ou do mundo? Na próxima postagem, estarei sugerindo uma das possíveis respostas.

Sempre descobrindo um pouco mais

2009-05-05T11:56:00.054-03:00

Há mais ou menos 200 mil anos, os nossos queridos antepassados tinham que caminhar para se locomover. Eles tinham que desenhar para contar. Eles tinham que falar para se comunicar. Eles tinham que ficar bem juntinhos para se aquecer (considerem o problema da ausência de um sexo oposto...). Foi com muita alegria que o neandertal descobriu que, fazendo vento sobre uma chama, ele era capaz de espalhá-la. Mais feliz ainda ficou ele quando viu que um colega seu de nomadismo, desocupado, ficou raspando incessantemente uma madeira na outra até que elas pegaram fogo! Fogo!

Há mais ou menos 2 mil anos, um querido antepassado da Grécia descobriu que pedaços de palha eram atraídos ao âmbar se este fosse esfregado na pele de um carneiro.

Há mais ou menos 100 anos, a Terra começou a acender, culpa da criatividade daqueles seres que, há mais ou menos 3 bilhões de anos, eram minúsculos aglomerados de proteínas resultantes da combinação de átomos de carbono (entre outros).

Há um mês, 14 interessados na área de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), Computação de Alto Desempenho (HPC) e Tecnologia da Informação (TI) aprenderam um pouco mais a respeito das origens do CFD e suas maravilhas para a tecnologia moderna (e seus problemas!¹). Também tiveram a oportunidade de entender o que está por trás dos diversos serviços a nós oferecidos através da internet (atualmente em utilização e desenvolvimento exponencial): os servidores de alta disponibilidade - ou clusters.

Seja para armazenamento de dados (datacenters), seja para pesados cálculos científicos (cálculos de ponto flutuante), a tecnologia da microeletrônica (como nos novos processadores Sun UltraSPARC) e de armazenamento (como o sistema de arquivos ZFS) vem transformando conceitos previamente traçados de modo jamais pensados para um período tão curto. E quem ainda não sabe bem o que é software livre (ou "Open Source") ainda não está para trás. Essa maneira de interagirmos com outros humanos e com a informação que eles geram sem depender de indústrias do software, mas automaticamente, pela colaboração de milhões de desenvolvedores espalhados no mundo inteiro, tem, também, crescido muito rápido.

A palestra "CFD, HPC e TI" ocorreu com sucesso, sem contar com atendentes apenas de corpo presente. Contou, principalmente, com estudantes de graduação e mestrado em Engenharia. Assista a um trecho da palestra:

Click To Play

Para fazer o download de toda a apresentação em formato PowerPoint, clique ~~aqui~~². Para fazer o download em formato OpenOffice (software livre e de código aberto), clique ~~aqui~~².

Seja bem-vindo(a) ao blog.

_________________
¹ Clique no link para fazer o download da apresentação narrada "CFD e o Problema da Turbulência" (formato PowerPoint).
² Os links originais foram removidos para que você possa baixar a última versão da apresentação das Maratonas HPC (evolução das palestras aqui citadas, de outubro e novembro de 2009). Formato PowerPoint compatível com OpenOffice.

Palestra no Anfiteatro 200

2009-03-21T20:13:00.017-03:00

Durante o último ano, estive ligado aos meus colegas de CFD no Grupo de Estudos Térmicos e Energéticos (GESTE), da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Lá, tive a alegria de entrar em contato com esta fascinante ferramenta que é um programa de simulação numérica para estudar os efeitos físicos da Mecânica dos Fluidos, disciplina que segui no meu curso de Engenharia Mecânica no primeiro semestre de 2008.

Ao longo daquele ano absorvi um conhecimento básico na área, mas fundamental, sempre buscando informações provenientes de experts nacionais e internacionais, como tive a oportunidade na Escola de Primavera de Transição e Turbulência (EPTT 2008). Por essa oportunidade, agradeço ao meu "paitrocínio"; à Pró-Reitoria de Pesquisa da UFRGS (ProPesq) pela Bolsa, e à minha professora Adriane Prisco Petry e aos colegas de laboratório pela Iniciação Científica.

Nos útimos meses, tenho sido alvo de um bombardeio de informações vindo de todos os cantos do mundo (inclusive, claro, dos colegas que estão sentados aqui ao meu lado). Entretanto, o objeto é outro: passei a aprender não somente a ferramenta, mas também o que permite o "Fluid Mechanics" ser "Computational". Ou melhor: o "High-Performance Computing" (HPC).

Computação em Nuvem, Web 2.0 e Open Source vieram automaticamente, e dias 02 e 03 de abril, no Anfiteatro 200 da Escola de Engenharia da UFRGS, mostrarei a vocês um pouco disso.

02 de abril: 10h30 - 12h.
03 de abril: 14h30 - 16h.

Av. Osvaldo Aranha, 99 - Centro - Porto Alegre, RS.

Construindo uma comunidade Open Source

2009-03-09T15:23:00.026-03:00

"As pessoas e instituições governamentais estão precisando ter a certeza de que poderão manter seus dados por centenas de anos, mas como poder ter certeza de que poderemos fazer isso? Esse desafio a comunidade quer superar. Ao passar dos anos, empresas vivem, crescem... e morrem! E se isso acontecer com uma companhia de software proprietário, os usuários e administradores originais, de repente, não poderão mais acessar e administrar seus próprios dados da maneira que estavam todos acostumados. Mas esses dados devem continuar disponíveis".

Isso é o que diz Lynn Rohrer (Diretora Comercial da área de Dados, Disponibilidade, Escalabilidade e HPC da Sun Microsystems, Inc.) ao defender um dos motivos pelos quais a comunidade quer seus dados administrados por software livre e de código aberto, em entrevista à Comunidade Open Storage da empresa. Mesmo que, em algum dos próximos séculos, a Sun venha a falecer, não será, definivamente, devido a alguma dificuldade de acesso aos seus sistemas, pois investe na estabilidade, eficiência, interoperabilidade e suporte técnico que fazem os softwares livres cada vez mais suportados (e visados) pelas mais variadas indústrias da diversão e da comunicação. Assista o vídeo da entrevista:

Coisas incríveis virão

2009-02-13T15:31:00.013-02:00

Veja como as coisas estão evoluindo rápido:

Satélites artificiais

Sendo que tem uns já se batendo! Norte-Americano com Russo! Será a Corrida Espacial? Não! Com certeza essa já foi pro espaço! (Nada literalmente!).

Já essa história de OpenGL,OpenCL, GPU many-core processing está me rendendo ótimas perspectivas. Não deu tempo nem de imaginar como que o pessoal do CFD poderia aproveitá-las e já tem um pessoal aí fazendo coisas bem interessantes (1) (2) (3) com a liguagem CUDA, como simulações em tempo real em uma GeForce 8800GS. Com um Tesla S1070, a turbulência não mais parece ser um grande problema!

Dados científicos virão com mais facilidade...

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Velho

2009-02-12T16:09:00.029-02:00

Estou me sentindo velho! Estou me sentindo velho agora!
Estou falando de tecnologia.

Até então, tudo o que eu tinha visto de novidades tecnológicas são aquelas que tu vês no mercado. E, assim, tinha a capacidade de comparar com aqueles equipamentos com os quais eu tive contato, ou que ouvi falar do meu pai, ou que, mais recentemente, posso ler na Wikipédia.

É muito comum olharmos pra trás e dizermos "nossa! Como as coisas mudaram!".
Estamos no futuro??? Sim!!! Estamos!!!

Estamos na era da Informação. Isso acaba gerando muita ansiedade. Nos dá a impressão de que não seremos capazes de opinar sobre tudo o que chega até nós. Mas eu te peço, por favor: não fica preocupado. Relaxa. Sabes por que? Porque... esquece! Tu não vais conseguir opinar, ou mesmo te inteirar de todas das novidades que chegam a ti. Tu já trabalhas bastante! Vai pegar um cinema! Vai tomar chimarrão no Parque da Redenção! Vai conversar com teu amigo sobre aquela guria cheia de "sex appeal".

Ou... vai blogar! E vais acabar gerando mais informação! Ótimo! PDAs, laptops e celulares 3G... estão aí para isso!

Mas... por favor! Não faz parte da população que se sente ansiosa por ter acabado a bateria do celular e ficar desconectada do mundo! Pelo contrário: faz questão de deixá-lo assim, sem bateria. Deita, e ouve música. Ah... desculpa... eu esqueci que a tua única fonte de música é o mp3 do celular!

Agora podemos ter sistemas operacionais de altíssima estabilidade no nosso computador ou PDA, e gratuitos! Ah! Tens medo, né? Todas as tuas coisinhas e programas que mais utilizas estão no Windows! Eu te digo: virtualiza! Nada que o Sun VirtualBox não resolva!

Não, amigos... não estou me sentindo velho por ter tanta acessibilidade surgindo, por ver amigos conectando-se no Orkut ou Facebook enquando tomam uma ceva na Lima e Silva. Pelo contrário.

Hoje tive uma "aula" com meu colega do CESUP, Benno Bodmann, sobre o que está por vir. Imaginem, por exemplo, a OpenCL. É uma nova linguagem de programação. Já tem nome. Hoje, o único problema dela é o seguinte: ela não existe.

Conhecidos de vocês podem já ter computadores com quatro núcleos de processamento, os "Quad-Core". Se tu compraste um laptop no último ano, posso ter certeza de que é, ao menos, um "Dual-Core", com dois núcleos. No entanto, como usuário doméstico, tu dificilmente usarás um programa que utilize, só ele, mais de um núcleo. Isso ainda é coisa do presente. Ainda!

O modo de processamento "serial", ou seja, de as informações serem transmitidas, calculadas, e lidas "em linha", uma atrás da outra, está prestes a se tornar coisa do passado. A partir de agora, há no máximo um ano, começaram a surgir centenas de cientistas da computação trabalhando para que as aplicações ou jogos que hoje utilizas sejam paralelizadas! Sim. Os dias dos núcleos com "uso de CPU" em 0% estão contados: processadores gráficos de nada menos que 240 núcleos de 64 bits estão sendo lançados (Nvidia Tesla S1070), bem como códigos e flags de paralelização passaram a ser desenvolvidos, como os que há no compilador gratuito Sun Studio.

Agora, imagina uma linguagem de programação, e não flags ou bibliotecas, mas uma liguagem totalmente nova, que será capaz de dividir os processos de um código em todos os núcleos das CPUs e das GPUs de um servidor ou, até mesmo, de um cluster (para computação de alta performance, se utilizando MPI). Imaginou? Não precisava. Eu já tinha te dito. Esta é a OpenCL. A compilação, feita no sistema em que o programa irá funcionar, será capaz de identificar todas as unidades de processamento e suas características para o melhor aproveitamento do código, puro.

Estou me sentindo velho, pois estou na época em que a Lei de Moore ainda é válida. Mas por pouco tempo. E o pessoal de CFD (Mecânica dos Fluidos Computacional), especialmente os que gostam de escoamentos turbulentos, vão gostar do que está por vir ainda mais do que eu!

12/02/2009
15:27 (GMT -2:00)