A Computação de Alto Desempenho (HPC) tornou-se crítica para auxiliar o setor de energia, possibilitando analisar dados complexos, simular processos complexos e otimizar operações. Embora imensamente poderoso, o HPC enfrenta vários desafios à medida que continua a evoluir e a responder às demandas exponenciais por poder computacional. Com o fim da Lei de Moore cada vez mais próximo, Owen Thomas, fundador da Red Oak Consulting, fornecedora de soluções de HPC, argumenta que o setor de energia continuará a prosperar à medida que a HPC invariavelmente migrar para a nuvem.

A Lei de Moore, formulada por Gordon Moore em 1965, previu que o número de transistores colocados em uma única polegada quadrada de um chip de circuito integrado dobraria a cada dois anos, levando a um aumento exponencial no poder de computação. Esta lei teve implicações profundas no desenvolvimento da HPC, nomeadamente no sector da energia, e na evolução da computação em nuvem, moldando o panorama da tecnologia moderna.

É agora bem reconhecido que a Lei de Moore está chegando ao fim. Desde a sua formulação, houve um aumento de cerca de um bilião de vezes na quantidade de poder computacional utilizado em modelos preditivos e, para melhorar ainda mais estes modelos de alto desempenho, precisamos de um poder computacional exponencialmente maior. Sem isso, os ganhos necessários em precisão diminuirão. Mas, com o aumento dos custos e a diminuição do espaço disponível para o número crescente de chips semicondutores envolvidos na computação HPC, todos os setores, incluindo a energia, desde o petróleo e gás até às energias renováveis, enfrentam um novo dilema.

McKinsey estima que o consumo global de energia triplicará até 2050. Os fornecedores de energia estão a trabalhar no desenvolvimento de novas tecnologias que possam gerar, armazenar e transportar energia de forma mais sustentável até aos consumidores. Com o impacto das alterações climáticas a aumentar a urgência na redução da utilização e do desperdício de energia, a indústria energética está a acelerar a inovação para gerar impacto e resultados em grande escala. A inteligência artificial (IA), a análise avançada, a imagem 3D e a Internet das Coisas (IoT), apoiadas pela HPC, contribuem para a produção de energia para garantir uma transição mais suave para um caminho mais sustentável.

HPC na prática no setor de energia
Na indústria de petróleo e gás, a HPC é amplamente utilizada para pesquisas científicas contemporâneas, e o número de campos em que pode ser aplicada está em constante crescimento, como previsão do tempo, imagens de terremotos ou análise genética. A extração de petróleo pode agora utilizar HPC para melhorar a eficiência e a precisão do processo e permitir que as empresas de mineração economizem grandes somas de dinheiro, proporcionando-lhes uma maior vantagem competitiva neste mercado.

Algoritmos avançados executados em supercomputadores podem processar grandes quantidades de dados, permitindo que os geocientistas criem mapas detalhados do subsolo com maior precisão e resolução. Esta capacidade aumenta a taxa de sucesso dos esforços de exploração, reduz os riscos de perfuração e otimiza a extração de recursos. Além disso, o HPC facilita a simulação de reservatórios, permitindo que os engenheiros prevejam o comportamento do fluxo de fluidos nas formações subterrâneas. Ao simular vários cenários de produção, as empresas podem otimizar a colocação de poços, técnicas de extração e estratégias de gestão de reservatórios. Estas simulações também auxiliam na compreensão das complexidades geomecânicas associadas ao fraturamento hidráulico, permitindo práticas de extração mais seguras e sustentáveis.

A HPC também está a ter um enorme impacto no sector das energias renováveis ​​na modelização de padrões climáticos, flutuações na procura de energia e operações da rede. Os modelos de previsão meteorológica alimentados por HPC prevêem com precisão o potencial de geração de energia renovável, ajudando as concessionárias a otimizar a integração da energia solar e eólica na rede. Ao alinhar a produção com os padrões de procura, os operadores da rede podem melhorar a estabilidade da rede, minimizar restrições e maximizar a utilização de energia renovável através da Massive Internet of Things (MIoT).

Além disso, a HPC contribui para a otimização dos sistemas de geração e distribuição de energia, incluindo centrais térmicas, reatores nucleares e redes inteligentes. Ferramentas avançadas de simulação permitem que os engenheiros projetem turbinas, caldeiras e sistemas de resfriamento mais eficientes, reduzindo assim as perdas de energia e os impactos ambientais. Além disso, os sistemas de monitoramento e controle em tempo real habilitados pela HPC melhoram a resiliência da rede, permitindo uma resposta rápida a interrupções, flutuações e até mesmo ameaças cibernéticas.

A escalabilidade tem sido fundamental
A escalabilidade e a relação custo-benefício impulsionadas pela Lei de Moore influenciaram significativamente o desenvolvimento da computação em nuvem. A capacidade de incluir mais transístores num chip levou a um hardware mais poderoso e acessível, tornando viável para os fornecedores de serviços em nuvem oferecerem recursos computacionais robustos a um custo mais baixo, pelo que a computação em nuvem aproveita os princípios da virtualização e da alocação de recursos a pedido. As tecnologias e a inovação subjacentes à Lei de Moore capacitaram os fornecedores de nuvem a melhorar continuamente a sua infraestrutura, proporcionando às empresas de energia a capacidade de aumentar ou diminuir a escala conforme necessário.

Além disso, a rápida evolução da tecnologia de semicondutores estimulou a inovação nos serviços em nuvem. Os provedores de nuvem podem aproveitar os mais recentes avanços de hardware para oferecer serviços novos e aprimorados aos seus usuários. Este ciclo contínuo de inovação aumenta a agilidade das plataformas em nuvem, permitindo-lhes adaptar-se às mudanças nos cenários tecnológicos.

Embora o crescimento da HPC e da Cloud esteja alinhado com as previsões de Moore, enfrenta desafios como limitações físicas e os retornos decrescentes da miniaturização. À medida que os transístores se aproximam das escalas atómicas, tecnologias alternativas, como a computação quântica, podem tornar-se necessárias para sustentar o ritmo do progresso.

As implicações da Lei de Moore
Parece então que poderíamos ser perdoados por pensar que estamos perto de atingir os limites do poder computacional disponível. Mas esse não é necessariamente o caso; na verdade, a Cloud continuará a ser o principal catalisador para concretizar o impacto da HPC em todos os setores, desde que todos trabalhemos melhor com as ferramentas de que dispomos para melhorar a eficiência e os resultados.

Muito disso dependerá da formação, e muito também do financiamento, mas, o que é crucial, trata-se de compreender onde reside o verdadeiro poder, onde os petabytes de dados são processados ​​em milissegundos. 'Incorporando a nuvem no mix HPC', onde HPC e Nuvem são explicados com mais detalhes.

Com o tempo, as necessidades evoluirão, assim como a natureza do apoio necessário. O que é fundamental, no entanto, é que, à medida que o sector da energia evolui com a HPC, necessita de apoio para obter uma utilização e energia óptimas, para concretizar os benefícios da HPC. E apesar de tudo, a Lei de Moore ainda orienta o sector da energia a procurar novas formas de melhorar o poder computacional para aumentar a eficiência dos operadores, e também para dar maior poder na ponta dos dedos dos consumidores.

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• Fonte: https://envirotecmagazine.com/2024/02/19/comment-the-energy-sector-will-continue-to-thrive-through-hpc-even-as-moores-law-comes-to-an-end/