China e Rússia desenvolvem novo algoritmo que impulsiona GPUs NVIDIA em até 800 vezes e desafiam monopólio tecnológico

247 - Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Pequim e da Universidade Estatal de Moscou desenvolveram um algoritmo capaz de multiplicar em até 800 vezes o desempenho de placas de vídeo da NVIDIA em simulações complexas, segundo o Canaltech. A pesquisa, publicada na Revista Chinesa de Mecânica Computacional, revela que a inovação, chamada PD-General, otimiza o processamento de cálculos de peridinâmica, um modelo matemático usado para prever fraturas e falhas em materiais.

A descoberta tem potencial para revolucionar setores que dependem de análises detalhadas de materiais, como as indústrias aeroespacial, de engenharia civil e de defesa. Até então, tais simulações exigiam supercomputadores de alto custo, mas com o PD-General, GPUs de consumo comum podem realizar esses cálculos de maneira acessível e rápida. Essa democratização do acesso à computação de alto desempenho tem potencial para acelerar avanços tecnológicos em várias áreas.

O funcionamento do novo algoritmo - O PD-General se destaca por otimizar o processamento de simulações peridinâmicas, uma abordagem que modela materiais considerando interações não-locais entre partículas. Essa metodologia é essencial para prever falhas estruturais em componentes críticos, como asas de aviões e pontes.

Ao explorar a arquitetura CUDA das GPUs NVIDIA, a equipe liderada pela professora associada Yang Yang aprimorou a distribuição dos cálculos e a gestão de memória, resultando em ganhos expressivos de desempenho. Durante testes em uma GPU NVIDIA RTX 4070, o PD-General alcançou uma velocidade 800 vezes maior que programas seriais tradicionais e 100 vezes superior a programas paralelos baseados em OpenMP. Para se ter uma ideia do impacto, uma simulação envolvendo milhões de partículas completou 4 mil iterações em apenas cinco minutos, enquanto um cálculo de tração uniaxial 2D atingiu 69,85 milhões de iterações em menos de dois minutos.

Esse salto de eficiência permite que pesquisas que antes demandavam dias para serem processadas possam ser concluídas em minutos ou horas. Com isso, universidades, instituições de pesquisa e empresas podem realizar simulações avançadas sem a necessidade de investir em supercomputadores custosos.

Repercussão econômica e estratégica - Do ponto de vista econômico, a implementação do PD-General pode levar a uma redução significativa de custos em setores que dependem de simulações complexas, como a indústria automotiva, a engenharia estrutural e a fabricação de materiais avançados. O algoritmo permite que empresas acelerem seus processos de desenvolvimento e diminuam a necessidade de testes físicos onerosos.

No entanto, as implicações do avanço vão além do campo tecnológico e econômico. O desenvolvimento do PD-General por instituições russas e chinesas representa um movimento estratégico para reduzir a dependência desses países de tecnologias ocidentais, especialmente diante das sanções impostas pelos Estados Unidos. O acesso limitado a supercomputadores de ponta tem sido um entrave para a China e a Rússia em diversas áreas de pesquisa, incluindo desenvolvimento militar e engenharia aeroespacial. Com o PD-General, esses países podem contornar tais restrições utilizando GPUs amplamente disponíveis no mercado.

O algoritmo também fortalece a posição da China como líder em inovação tecnológica, especialmente em um momento em que o governo chinês tem investido pesadamente em pesquisa e desenvolvimento para reduzir a dependência de fornecedores ocidentais. Caso seja adotado em larga escala, o PD-General pode alterar a dinâmica do setor de supercomputadores e reforçar a capacidade da China e da Rússia de conduzirem pesquisas críticas sem interferência externa.

Impacto no futuro da computação de alto desempenho - Se amplamente implementado, o PD-General poderá redefinir o panorama da computação científica e industrial, ampliando a acessibilidade às simulações avançadas. O algoritmo representa um passo significativo na democratização do acesso a simulações complexas e pode acelerar avanços em áreas como nanotecnologia, bioengenharia e novos materiais.

O próximo desafio dos pesquisadores é expandir a compatibilidade do PD-General para outras arquiteturas de hardware, permitindo seu uso em uma gama ainda maior de dispositivos. Se bem-sucedida, essa expansão consolidará o impacto global do algoritmo, tornando-o uma ferramenta essencial para a pesquisa e desenvolvimento de novas tecnologias em diversos setores.