Física Computacional

O desenvolvimento da ciência permite a criação de tecnologias cada vez mais avançadas. No último século assistimos o surgimento da tecnologia eletrônica e digital que continua evoluindo a passos largos em nosso século. A Ciência influencia o surgimento de novas tecnologias que dão novas ferramentas para o avanço do conhecimento científico, fechando um ciclo virtuoso de criatividade e progresso.

Para os Físicos, as leis que regem o Universo podem ser descritas matematicamente. Sendo assim os primeiros pensadores que desenvolveram a Ciência como conhecemos hoje utilizam a matemática para descrever a realidade. No entanto Kurt Gödel constatou que não seria possível descrever toda a realidade matematicamente, uma vez que qualquer sistema lógico não pode ser simultaneamente completo e consistente.

Em 1945 os Estados Unidos iniciaram o uso do primeiro computador eletrônico. Alguns anos mais tarde, este tipo de máquina permitiria a realização de muitos cálculos por segundo, algo impensável para um ser humano. Desse modo, mesmo que a teoria matemática não pudesse descrever toda a realidade, seria possível aprofundar o conhecimento sobre alguns setores desta realidade. Atualmente alguns supercomputadores instalados em centros de pesquisa são capazes de realizar dezenas de petaflops, ou seja, quadrilhões de operações por segundo. Com tal velocidade é possível simular fenômenos subatômicos, meteorológicos e até galáticos. Para desenvolver este tipo de simulação são necessários conhecimentos de Física e de Computação, formando uma nova disciplina interdisciplinar conhecida como Física Computacional. Algumas universidades brasileiras chegam a oferecer o bacharelado em Física Computacional. Uma delas é a Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). Segundo o site da instituição, “o curso tem ênfase na modelagem de problemas físicos para que possam ser resolvidos com o auxílio de computação”.

Certos problemas não podem ser solucionados através da aplicação direta da teorias. Um exemplo bem simples é a descoberta de números primos. Não existe uma teoria matemática para listar todos os números primos ou prever se um número grande será primo ou não. Porém, com o auxílio de computadores é possível realizar longas contagens e testar se um número é primo. É impossível prever com grande antecedência a ocorrência de fenômenos meteorológicos, por exemplo. Porém, a partir de dados obtidos de instrumentos no mundo inteiro, supercomputadores são capazes de simular ocorrências atmosféricas com antecedência e precisão cada vez maiores. Para isso, é necessário desenvolver modelos computacionais a partir do conhecimento teórico disponível. Esses modelos são executados em computadores como o Tupã, capaz de realizar 258 teraflops, equivalente a 258 trilhões de cálculos de ponto-flutuante por segundo. Tupã é o computador mais rápido do hemisfério sul e está instalado no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, o INPE, em São Paulo.

Tupã

Tupã - o supercomputador do INPE

A aplicação de computadores para aumentar o conhecimento sobre a natureza permite a ciência explorar fenômenos extremos, como as colisões de partículas subatômicas. Este conhecimento influencia diretamente o desenvolvimento de novas tecnologias que inspirarão os supercomputadores em um futuro próximo. Os modelos desenvolvidos a partir da física computacional vêm sendo empregadas nos campos da biologia, química, engenharia, medicina, novos materiais, dispositivos eletrônicos, nanotecnologia e até mesmo no estudo de mercados financeiros. Princípios e métodos originais da física são usados para gerar avanços em computação, com novos algoritmos e aplicações em computação quântica.

Fontes:
http://cursos.ifsc.usp.br/index-fc-curso.php
http://paginas.fe.up.pt/~mei04021/geb/geb_visao_geral.php
http://tecnoblog.net/56910/
http://g1.globo.com/tecnologia/noticia/2010/11/supercomputador-instalado-no-brasil-e-o-29-mais-poderoso-do-mundo.html

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