Ciência 2009 Ciência 2009 30 Julho 200930 Julho 2009 11

Supercomputação na perspectiva Supercomputação na perspectiva europeia – Cromodinâmica Quântica europeia – Cromodinâmica Quântica

na redena rede

Pedro AlbertoPedro Alberto

Centro de Física ComputacionalCentro de Física ComputacionalLaboratório de Computação AvançadaLaboratório de Computação AvançadaUniversidade de CoimbraUniversidade de Coimbra

30 Julho 200930 Julho 2009 22

O que é supercomputação ?O que é supercomputação ?((computação de elevado desempenho – HPC)computação de elevado desempenho – HPC)

Combinação do poder de muitos processadores Combinação do poder de muitos processadores ligados por uma rede rápida e dedicada para ligados por uma rede rápida e dedicada para estudar sistemas complexos (muitos graus de estudar sistemas complexos (muitos graus de liberdade/variáveis) liberdade/variáveis)

Hoje em dia é considerada estratégica pelos Hoje em dia é considerada estratégica pelos países mais avançados para o desenvolvimento países mais avançados para o desenvolvimento do terceiro pilar da Ciênciado terceiro pilar da Ciência: : a simulaçãoa simulação

Ciência 2009 Ciência 2009

3

Supercomputing Drives Science through Simulation

EnvironmentEnvironmentWeather/ ClimatologyWeather/ ClimatologyPollution / Ozone HolePollution / Ozone Hole

Ageing SocietyAgeing SocietyMedicineMedicineBiologyBiology

EnergyEnergyPlasma PhysicsPlasma Physics

Fuel CellsFuel Cells

Materials/ Inf. TechMaterials/ Inf. TechSpintronicsSpintronics

Nano-scienceNano-science

Cromodinâmica Quântica (QCD)Cromodinâmica Quântica (QCD)

Teoria fundamental da Teoria fundamental da interacção forteinteracção fortePartículas elementares: Partículas elementares: quarksquarks e e gluõesgluõesForça que liga os hadrões (ex.:os protões e Força que liga os hadrões (ex.:os protões e neutrões, constituintes do núcleo atómico)neutrões, constituintes do núcleo atómico)Base da energia obtida pela Base da energia obtida pela fissão nuclear fissão nuclear (centrais nucleares) e pela (centrais nucleares) e pela fusão nuclear fusão nuclear (energia (energia solar, futuros reactores de fusão)solar, futuros reactores de fusão)Teoria não-linearTeoria não-linear

30 Julho 200930 Julho 2009 44Ciência 2009 Ciência 2009

Cromodinâmica QuânticaCromodinâmica Quântica

Dois regimesDois regimes::– Altas energias – Altas energias – liberdade assimptótica liberdade assimptótica – partículas – partículas

quase livres, regime perturbativoquase livres, regime perturbativo– Baixas energias – Baixas energias – confinamentoconfinamento absoluto – regime não absoluto – regime não

perturbativo (não se detectaram quarks isolados)perturbativo (não se detectaram quarks isolados)

O regime não perturbativo não permite uma O regime não perturbativo não permite uma abordagem sistemática baseada em abordagem sistemática baseada em desenvolvimentos em potências da constante de desenvolvimentos em potências da constante de acoplamentoacoplamento, , masmas muitas das propriedades dos muitas das propriedades dos hadrões são obtidas nesse regimehadrões são obtidas nesse regime

30 Julho 200930 Julho 2009 55Ciência 2009 Ciência 2009

Cromodinâmica Quântica na redeCromodinâmica Quântica na rede

A teoria é discretizada numa grelha regular no A teoria é discretizada numa grelha regular no espaço-tempo a 4 dimensõesespaço-tempo a 4 dimensões

Regulariza a teoria e torna-a “calculável” no Regulariza a teoria e torna-a “calculável” no regime não-perturbativoregime não-perturbativo

Tem funcionado ultimamente como teste Tem funcionado ultimamente como teste “experimental” para modelos fenomenológicos“experimental” para modelos fenomenológicos

30 Julho 200930 Julho 2009 66Ciência 2009 Ciência 2009

a

Cromodinâmica Quântica na redeCromodinâmica Quântica na rede

No CFC, Orlando Oliveira tem investigado as No CFC, Orlando Oliveira tem investigado as implicações de vários mecanismos para o implicações de vários mecanismos para o confinamento como o deconfinamento como o de Gribov-Zwanziger e o de Gribov-Zwanziger e o de Kugo-OjimaKugo-Ojima Estes estudos envolvem os propagadores dos Estes estudos envolvem os propagadores dos gluões e “ghosts” para momento zero no padrão de gluões e “ghosts” para momento zero no padrão de LandauLandauNumericamente são problemas muito delicados Numericamente são problemas muito delicados porque dependem bastante do tamanho da rede e porque dependem bastante do tamanho da rede e dos efeitos do volume finito (escala do momento ~ dos efeitos do volume finito (escala do momento ~ 1/1/a)a). .

30 Julho 200930 Julho 2009 77Ciência 2009 Ciência 2009

Cromodinâmica Quântica na redeCromodinâmica Quântica na rede

Simulações mais precisas envolverão uma rede de Simulações mais precisas envolverão uma rede de 2562564 4 requerendo até 4,6 TB de memória e 4096 requerendo até 4,6 TB de memória e 4096 processadores.processadores.A Cromodinâmica Quântica na rede tem sido desde A Cromodinâmica Quântica na rede tem sido desde os anos 90 um dos campos científicos mais os anos 90 um dos campos científicos mais exigentes no que diz respeito à supercomputaçãoexigentes no que diz respeito à supercomputaçãoNa Europa este campo tem sido bastante Na Europa este campo tem sido bastante desenvolvido, tendo sido inclusivamente desenvolvido, tendo sido inclusivamente desenvolvido “hardware” especialmente optimizado desenvolvido “hardware” especialmente optimizado para ele (APEmille do INFN)para ele (APEmille do INFN)

30 Julho 200930 Julho 2009 88Ciência 2009 Ciência 2009

Projecto de 20 M€ (10 M€ da UE) do FP7 a terminar Projecto de 20 M€ (10 M€ da UE) do FP7 a terminar este anoeste ano14 países envolvidos mas já 18 assinaram o MoU14 países envolvidos mas já 18 assinaram o MoUActividade intensa relacionada com HPCActividade intensa relacionada com HPC

– Protótipos para futuros sistemas Petaflop/sProtótipos para futuros sistemas Petaflop/s– Seminários científicos (ex. DEISA-PRACE)Seminários científicos (ex. DEISA-PRACE)– Escolas sobre HPCEscolas sobre HPC– Seminários industriais com empresasSeminários industriais com empresas

30 Julho 200930 Julho 2009 99Ciência 2009 Ciência 2009

Projecto PRACEProjecto PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe)(Partnership for Advanced Computing in Europe)

10

PRACE – Project Consortium

New Partners - since May 2008 - of the PRACE Initiative :

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The ESFRI Vision for a European HPC service European HPC-facilities at the top of an

HPC provisioning pyramid– Tier-0: 3-5 European Centres– Tier-1: National Centres– Tier-2: Regional/University Centres

Creation of a European HPC ecosysteminvolving all stakeholders– HPC service providers on all tiers– Grid Infrastructures– Scientific and industrial user communities– The European HPC hard- and software industry

tier-0

tier-1

tier-2

PRACE

DEISA

Projecto PRACE Projecto PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe)(Partnership for Advanced Computing in Europe)

Estado actual:Estado actual:Modelo de governança e financiamento Modelo de governança e financiamento a ser ultimadoa ser ultimadoAssinatura do contrato para a futura Assinatura do contrato para a futura infra-estrutura no fim de 2009infra-estrutura no fim de 2009A UE vai lançar uma “call” de 20 M€ A UE vai lançar uma “call” de 20 M€ especificamente para o PRACE (até especificamente para o PRACE (até Novembro)Novembro)Portugal foi escolhido como sede!Portugal foi escolhido como sede!

30 Julho 200930 Julho 2009 1212Ciência 2009 Ciência 2009