Voltar


Laboratório Virtual de Processamento de Alto Desempenho

Descrição

A característica mais significativa do presente subprojeto é sua natureza integradora, tendo em vista que a estrutura computacional implementada na primeira fase será disponibilizada para uso de todos os Laboratórios Virtuais envolvidos no presente projeto, podendo também seu uso ser estendido à toda a comunidade científica e tecnológica relacionada com SIC.

Com o crescente aumento da conectividade entre os mais diversos dispositivos, torna-se cada vez mais necessária uma maior atenção aos mecanismos de segurança e sua eficácia, em especial para a área de criptografia. Por outro lado, os crescentes ataques cibernéticos requerem o desenvolvimento de métodos de proteção da informação mais sofisticados, que por sua vez necessitam de uma capacidade de processamento diferenciada. Assim, a busca por métodos que mantenham a eficiência do processo de proteção da informação torna-se essencial.

A necessidade de PAD em SIC é internacionalmente reconhecida, mas não há histórico de uso significativo de PAD em SIC no país, pela inexistência de maquinas suficientemente poderosas em nosso território que possam ser reservadas exclusivamente para SIC e pela falta de interação entre as comunidades de PAD e de SIC.

O LAPAD visa preencher essa lacuna, ofertando maquinário computacional poderoso e inovativo, a custo acessível, que possa ser alocado exclusivamente a uma aplicação em SIC, além de serviços de consultoria em desenvolvimento e otimização de software para a comunidade nacional de SIC.

A inovação no maquinário computacional reside no uso de aceleradores (GPUs) em SIC. Trata-se de pesquisa inovativa. A inserção desse equipamento em máquinas existentes aumenta, potencialmente, o poderio da máquina em uma ordem de magnitude, a uma fração do custo original. A eficácia deste equipamento em diversas áreas de aplicação já é internacionalmente reconhecida (na indústria petrolífera, por exemplo). Utilizar esta tecnologia possibilita ofertar máquina poderosa para SIC a uma fração do custo de máquina equivalente sem essa tecnologia.

Entretanto, extrair desempenho de aceleradores requer codificação específica, conhecimento substancial de PAD e aplicações adequadas. Consequentemente, a atuação conjunta de especialistas em PAD com especialistas em SIC é essencial para o uso adequado do equipamento.

Por outro lado, não é necessário que a aplicação utilize eficientemente os aceleradores para que a máquina seja útil à comunidade nacional de SIC. A arquitetura da máquina proposta (Cluster de PCs acelerado por GPUs) permite seu uso sem os aceleradores. Por ser uma máquina exclusiva de SIC, pode ser reservada para testes que requeiram, por exemplo, dias de processamento com exclusividade e confidencialidade. Nesses casos, e se necessário, a máquina pode ser desconectada da Internet, fornecendo as condições de segurança necessárias para os testes, o que não pode ser garantido por máquinas de uso geral.

O sucesso deste projeto permite colimar esforços em SIC no país em torno de métodos mais seguros de comunicação, com ganhos óbvios.

Equipe

Coordenador Geral:

Jairo Panetta - Engenheiro Eletrônico pelo ITA (1974), Mestre em Matemática Aplicada pelo ITA (1978) e Doutor (PhD) em Ciência da Computação por Purdue University (1986). Foi professor e chefe do Departamento de Ciência da Computação do ITA entre 1975 e 1979. Foi pesquisador sênior do Instituto de Estudos Avançados do CTA entre 1979 e 1998, onde criou e chefiou o Grupo de Processamento de Alto Desempenho. É consultor da Tecnologia Geofísica da Petrobrás desde 1988, onde formou e orientou grupo de funcionários para a pesquisa, confecção e manutenção de programas científicos para o processamento sísmico de produção da Petrobrás.

O grupo desenvolve software de produção voltado às múltiplas formas de paralelismo ao longo dos anos (vetorial, MIMD de memória central, MIMD de memória distribuída, clusters de PCs acelerados ou não por GPUs) ocupando, atualmente, 95% do tempo de execução dos computadores (aproximadamente 14.000 "cores" de x86) utilizados diariamente em produção pela Petrobras. É Pesquisador Visitante do INPE/CPTEC desde 1999, onde forma o pessoal e chefia o Grupo de Processamento de Alto Desempenho, responsável pelo contínuo aperfeiçoamento computacional dos modelos de produção do CPTEC. O software mantido e otimizado pelo grupo é utilizado diariamente para a produção de previsões de tempo e de qualidade do ar e mensalmente para a produção de previsões climáticas. Orientou 8 alunos de mestrado e um de doutorado. Publicou 26 trabalhos científicos.

Especialistas:

Pedro Leite da Silva Dias - Bacharelado em Matemática Aplicada no Instituto de Matemática e Estatística da USP em 1974, mestrado em Ciências da Atmosfera na Universidade Estadual do Colorado em Fort Collins, Colorado em 1977 e PhD em Ciências Atmosféricas também pela CSU em 1979. Contratado em 1975 pelo Instituto Astronômico e Geofísico da USP onde hoje ocupa a posição de Prof. Doutor em tempo integral. Foi pesquisador visitante no National Center for Atmospheric Research (NCAR) e no National Meteorological Center (NMC) em diversas ocasiões. Foi pesquisador Senior do INPE entre 1988 e 1990 onde foi Chefe do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos na fase de implantação. Foi membro do Comitê Assessor do CNPq na área de Geofísica e Meteorologia em vários períodos (1980-84, 1991-93 e de 1997 a 1999) e Coordenador do Comitê de Geociencias da FAPESP de 1986 a 1990. Membro do Comitê de Geociências da CAPES entre 1999 e 2005. Tem atuado como assessor da FINEP em questões ligadas à Meteorologia e Climatologia, na área operacional e na pesquisa. Foi membro do Joint Scientific Committee ICSU-WMO (1986-1990) e membro do Intergovernamental Pannel for Climate Change -IPCC (1993-1995 e 2004-2006). Ocupou a Presidência da Sociedade Brasileira de Meteorologia entre 1992 e 1994. Foi Coordenador da Área de Ciências Ambientais do Instituto de Estudos Avançados (IEA) da USP, foi membro do Conselho Técnico Científico do Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) e do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais do MCT, é membro do CTC do Instituto de Matemática Pura e Aplicada (IMPA). É coordenador do Laboratório de Meteorologia Aplicada a Sistemas Regionais de Tempo (MASTER/IAG/USP), atuando na área de prestação de serviços, treinamento de meteorologistas operacionais e previsão numérica de tempo operacional. Foi Diretor Científico da Sociedade Brasileira de Meteorologia (2007-2008). Atualmente é Diretor do Laboratorio Nacional de Computação Científica. É membro titular da Academia Brasileira de Ciências e recebeu a ordem do Mérito Científico Comendador em 2003.

Renato Portugal - Bacharelado em Física pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (1981), mestrado (1984) e doutorado (1988) em Física pelo Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas. Realizou pós-doutoramento na Universidade de Waterloo e na "Queen's University at Kingston". Atualmente é pesquisador associado do Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC). Tem experiência principalmente nas áreas de Física e Computação. Na área de Física, a ênfase é em Teoria da Informação Quântica. Na área de Computação a ênfase é em Computação Quântica e Computação Algébrica com especial envolvimento na linguagem Maple, tendo implementado códigos para cálculo de zeros das funções de Bessel e expansões em séries das funções de Mathieu na biblioteca principal do Maple usando algoritmos desenvolvidos por ele e colaboradores. Tem experiência também em Matemática Aplicada com ênfase em Teoria de Grupos Computacionais. Atualmente desenvolve pesquisas principalmente nos seguintes temas: algoritmos de computação quântica, análise e simulação de passeios aleatórios quânticos, desenvolvimento de pacotes de computação algébrica para manipulação tensorial e criptografia. Orienta alunos de mestrado e doutorado. Já supervisionou atividade de pós-doutorado no LNCC de pelo menos cinco pesquisadores.

Fábio Borges de Oliveira - Graduação em Bacharelado em Matemática pela Universidade Estadual de Londrina (2001) e mestrado em Modelagem Computacional pelo Laboratório Nacional de Computação Científica (2007) . Atualmente é Tecnologista do Laboratório Nacional de Computação Científica. Tem experiência na área de Matemática. Atuando principalmente nos seguintes temas: Esteganografia, Criptografia, Segurança.

Pedro Carlos da Silva Lara - Formado em Tecnologia da Informação no Instituto Superior de Tecnologia (2008), recebeu prêmio no SBSeg 2007 na categoria de trabalhos de iniciação científica. Atualmente é mestrando em Modelagem Computacional no LNCC com áreas de interesse em implementação eficiente de algoritmos criptográficos.