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Ferramentas computacionais estão remodelando pesquisas científicas

Guilherme Gorgulho - Inovação Unicamp - 17/05/2011

O crescente poder de processamento dos computadores está transformando a ciência ao permitir que pesquisadores trabalhem com enormes quantidades de informações digitais para organizar e descobrir padrões presentes em dados brutos.

A mensagem está na reportagem Cavando mais fundo, vendo mais longe: supercomputadores modificam a ciência, publicada no jornal norte-americano The New York Times.

Inovações informáticas

O repórter John Markoff relata no texto exemplos de como as inovações tecnológicas no campo da informática estão permitindo mudanças importantes de abordagem frente ao objeto de pesquisa.

A potência do computador não favorece apenas a pesquisa, ela define a natureza dessa pesquisa: o que pode ser estudado, que perguntas podem ser respondidas, e quais não podem.

"A potência do computador não favorece apenas a pesquisa, ela define a natureza dessa pesquisa: o que pode ser estudado, que perguntas podem ser respondidas, e quais não podem", escreve Markoff.

Segundo ele, essas novas ferramentas estão sendo tão importantes para os cientistas do século XXI como o telescópio ou o microscópio foram para os primeiros cientistas.

Mesmo o uso de equipamentos modernos, como microscópios eletrônicos, telescópios de última geração e aceleradores de partículas, escreve o repórter, são "inseparáveis" atualmente dos computadores com alta capacidade de processamento.

Macroscópios

O astrofísico Larry Smarr, diretor do California Institute for Telecommunications and Information Technology (Calit2), afirmou ao jornal que, atualmente, todos os instrumentos científicos incluem a inteligência computacional, o que significa uma "mudança imensa".

O Calit2 é um consórcio de pesquisa sediado na Universidade da Califórnia, em San Diego.

Uma nova classe de instrumentos científicos baseada em computação, batizados de "macroscópios", está contribuindo para promover essas mudanças, afirma Markoff.

Em entrevista ao NYT, a cientista da computação Katy Börner, especialista em visualização científica na Universidade de Indiana, explica que os "macroscópios" são ferramentas compostas, "com diferentes tipos de aspectos físicos que contam com programas tão potentes e flexíveis que os transformam em uma bancada de trabalho completa, que pode ser reconfigurada pela união e combinação de programas para tentar resolver problemas específicos da pesquisa".

Um desses equipamentos citados pela reportagem é o "macroscópio" do Planetário Morrison, da Academia de Ciências da Califórnia, que exibe atualmente uma apresentação multimídia intitulada Life: A Cosmic Journey (Vida: uma jornada cósmica).

O diferencial da apresentação é que ela não é baseada apenas em técnicas de animação por computador, mas em uma "profusão" de imagens científicas digitalizadas.

O equipamento está sendo usado para fins educativos, mas a reportagem afirma que também poderia ser usado para pesquisas, já que, "como qualquer 'macroscópio', sua essência está na capacidade de reunir vastos bancos de dados de modos variados".

Dimensão, velocidade e complexidade

Katy Börner, citada pelo jornal, explica que esse tipo de ferramenta baseada em programas computacionais está permitindo descobrir novos fenômenos e processos que no passado haviam sido considerados grandes demais, vagarosos demais ou complexos demais para a percepção humana.

A consequência disso, destaca Markoff, é que a pesquisa científica está sendo "remodelada" pela computação.

Um exemplo indicado pelo NYT ocorre na área de física de partículas, em que cada vez mais grandes grupos de pesquisa com centenas de cientistas figuram como autores em um mesmo artigo científico, quando o mais frequente era a autoria atribuída a autores independentes.

"Isso era previsível, de certa forma, já que a web foi inventada para ser uma ferramenta de colaboração para a comunidade de física de altas energias no CERN, o laboratório de pesquisas nucleares europeu, no começo dos anos 1990", diz a reportagem.

Com isso, os grupos de pesquisa em todos os ramos da ciência estão cada vez mais se tornando interdisciplinares e apresentam uma ampla distribuição geográfica.

Esforço colaborativo

O esforço colaborativo foi ainda mais impulsionado pela chamada Web 2.0, com a aceleração dos projetos interdisciplinares na medida em que está mais fácil combinar técnicas e abordagens diferenciadas dos diversos softwares, seja das ferramentas de análise, seja de programas para exportação e importação de dados, descreve Markoff.

Larry Smarr, do Calit2, relata na reportagem que o avanço na capacidade de processamento dos supercomputadores chegou a produzir um gargalo na pesquisa que desenvolve.

Isso porque ele começou a desenvolver há mais de dez anos um sistema que potencializa a capacidade de supercomputadores distribuídos em várias regiões dos Estados Unidos ao interligá-los por meio de fibras ópticas, permitindo dividir os problemas de processamento em várias unidades e também compartilhar as informações digitais com uma capacidade ampliada.

No entanto, apesar do advento dos sistemas computacionais de alto desempenho, como esse de Smarr, chamado de OptIPuter, a definição das telas de computador não acompanhou esse crescimento.

"Na última década, os computadores se tornaram mais de mil vezes mais rápidos por causa da Lei de Moore [que prevê que o poder dos processadores dobra a cada 18 meses] e porque a capacidade de armazenar informação aumentou aproximadamente 10 mil vezes, enquanto o número de pixels que podemos exibir talvez tenha apenas dobrado", declarou Smarr.

A saída criada foi desenvolver grandes telas formadas por visores acoplados de maneira independente, que permitem uma melhor visualização dos dados científicos ao formar uma imagem única.

Sem fronteiras

O texto do New York Times explica que um "macroscópio" não precisa ocupar apenas um único espaço físico, como no caso do software Scalable Adaptive Graphics Environment (SAGE), um sistema operacional para informações visuais com capacidade de exibir e manipular imagens de mais de 300 milhões de pixels, o que significa mais de 150 vezes a resolução de uma tela convencional.

O SAGE está sendo empregado pela Calit2 em parceria com a Universidade de Ciência e Tecnologia King Abdullah, na Arábia Saudita, por meio de uma rede de banda de 10 gigabits, segundo o jornal.

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