Inglês 
Espanhol 
5 min de leitura 
0 comentários 
Supercomputação em escala exa impulsiona inteligência artificial para simular plasma extremo e reduzir incertezas em pesquisas sobre fusão nuclear e fenômenos astrofísicos, com ganhos relevantes em velocidade e precisão na análise de turbulências complexas em sistemas altamente caóticos.
O supercomputador Frontier, instalado no Oak Ridge National Laboratory, nos Estados Unidos, está sendo usado para treinar modelos de inteligência artificial capazes de prever turbulências em plasmas com muito mais rapidez e precisão, em uma pesquisa que pode apoiar estudos sobre supernovas, clima espacial e futuros reatores de fusão nuclear.
A máquina, ligada ao Departamento de Energia dos EUA, aparece em segundo lugar na lista TOP500 mais recente, atrás apenas do El Capitan, também norte-americano.
Ambos fazem parte da geração exaescala, formada por sistemas capazes de realizar ao menos um quintilhão de cálculos por segundo em testes de desempenho.
-
Mulher começa projeto da casa própria no terreno, monta deck de 8×8 metros, enfrenta solo duro, improvisa acampamento e vê obra parar após madeira acabar no meio do serviço
-
A ciência ainda não consegue explicar como uma criança de dois anos com QI de 146 absorveu mais conhecimento do que a maioria dos adultos e se tornou a pessoa mais jovem da história a entrar na maior academia de superdotados do mundo
-
Um dos economistas mais respeitados do Brasil ficava arrasado porque esquecia tudo que lia em dois meses, criou um método secreto à mão em 1979 que nenhum aplicativo consegue imitar e hoje tem 60 cadernos que provam que a memória não é dom, é disciplina
-
Dona Floripes tem 103 anos, toma Coca-Cola todo dia, dança sozinha em casa, manda o médico esperar e diz que não se considera velha porque velha é o que se joga fora
No caso do Frontier, a capacidade computacional permitiu gerar milhares de simulações detalhadas de plasma e treinar uma combinação de modelos de IA voltada a reproduzir turbulências magnetohidrodinâmicas, fenômeno associado ao comportamento de fluidos eletricamente carregados sob influência de campos magnéticos.
IA acelera simulações de plasma em segundos
A pesquisa divulgada pelo ORNL mostra que o sistema consegue produzir previsões detalhadas de turbulência em poucos segundos e reduzir os erros em mais da metade quando comparado a abordagens anteriores.
O ganho é relevante porque a turbulência costuma concentrar justamente os detalhes mais difíceis de representar em simulações tradicionais.
O plasma é um estado da matéria formado por partículas eletricamente carregadas, comum em estrelas e em experimentos de fusão nuclear.
Por reagir a campos magnéticos, ele pode ser confinado em equipamentos experimentais, mas pequenas instabilidades ainda dificultam o controle de processos que exigem temperaturas extremas.
Para enfrentar esse problema, os pesquisadores combinaram operadores neurais informados por física com modelos de difusão generativa.
A primeira etapa captura a evolução geral do plasma, enquanto a segunda reconstrói estruturas menores, como redemoinhos e variações rápidas que definem a turbulência.
Sem essa divisão, modelos de IA tendem a suavizar detalhes importantes e perdem parte das informações necessárias para compreender sistemas caóticos.
O Frontier entrou justamente para viabilizar o treinamento em escala, algo que exigia grande volume de dados e poder de processamento elevado.
Do comportamento das estrelas à fusão nuclear
O estudo tem impacto direto na astrofísica, porque a turbulência magnética aparece em fenômenos como supernovas, formação de estrelas, dinâmica de galáxias e interação entre plasmas e campos magnéticos.
Quanto melhor a simulação, maior a capacidade de testar cenários extremos sem depender apenas de observações indiretas.
Eliu Huerta, cientista computacional do Argonne National Laboratory, afirmou que esse tipo de capacidade era uma ambição antiga de astrofísicos e outros pesquisadores.
Segundo ele, é a primeira vez que a IA alcança esse nível de compreensão em sistemas de tamanha complexidade.
A frase resume a dificuldade do problema.
Quanto mais caótico é o sistema, mais caro e demorado se torna reproduzir sua evolução em computadores, especialmente quando o objetivo é preservar estruturas pequenas que influenciam o comportamento geral do plasma.
Além do interesse em eventos cósmicos, a tecnologia pode ajudar no desenvolvimento de reatores de fusão nuclear, ainda em fase experimental.
Nesses equipamentos, o objetivo é fundir núcleos leves, como deutério e trítio, para liberar energia de forma controlada.
Turbulência do plasma é desafio central da fusão nuclear
A fusão nuclear exige plasma extremamente quente, com temperaturas que podem chegar à ordem de 150 milhões de graus Celsius em projetos baseados na reação entre deutério e trítio.
Nessa condição, nenhum material sólido consegue tocar diretamente o combustível, o que torna o confinamento magnético uma peça central da tecnologia.
O desafio não é apenas atingir a temperatura necessária.
Pesquisadores já conseguem aquecer plasmas a níveis compatíveis com experimentos de fusão, mas manter estabilidade por tempo suficiente, com baixa perda de energia, continua sendo um dos grandes obstáculos para transformar a técnica em fonte comercial.
Quando a turbulência cresce, o plasma perde confinamento, altera sua densidade em regiões críticas e reduz a eficiência da reação.
Por isso, prever instabilidades com rapidez pode melhorar o desenho de experimentos, orientar ajustes operacionais e reduzir a dependência de métodos mais lentos.
A aplicação desenvolvida com o Frontier ainda não representa um reator comercial de fusão em funcionamento.
O avanço está na modelagem: ao entregar previsões mais rápidas e com menor erro, a IA oferece uma ferramenta para investigar cenários que seriam difíceis de explorar apenas com simulações convencionais.
Frontier permanece entre os supercomputadores mais poderosos do mundo
O Frontier foi o primeiro supercomputador reconhecido oficialmente em exaescala na lista TOP500, em 2022, e continua entre os sistemas mais poderosos do mundo.
Na edição mais recente disponível do ranking, El Capitan lidera, seguido por Frontier e Aurora, todos instalados em laboratórios ligados ao Departamento de Energia dos Estados Unidos.
Essa concentração mostra a importância estratégica da computação de alto desempenho para áreas como energia, física, clima, materiais e segurança nacional.
Máquinas desse porte não servem apenas para executar cálculos mais rápidos, mas para permitir perguntas científicas que antes eram impraticáveis.
No projeto do ORNL, a supercomputação foi usada para produzir bases de dados de alta fidelidade e treinar modelos que respeitam as equações físicas envolvidas.
Essa combinação busca evitar que a IA apenas reconheça padrões superficiais, aproximando o resultado das condições reais estudadas.
A expectativa dos pesquisadores é ampliar o modelo para simulações mais complexas, incluindo representações tridimensionais completas de plasma e cenários astrofísicos mais exigentes.
Entre as aplicações citadas está a modelagem de turbulência em plasmas usados na fusão nuclear, área em que precisão e velocidade podem encurtar etapas de pesquisa.
Por ora, o resultado reforça uma tendência na ciência computacional: supercomputadores e IA passam a atuar em conjunto para investigar fenômenos extremos, de explosões estelares a câmaras experimentais de fusão.
Seja o primeiro a reagir!