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Prestes a ser desligado, supercomputador Tupã vem operando na base da ‘gambiarra’

Corte em verba do Inpe deve significar a desativação da máquina; funcionamento, porém, já era precário: parte do equipamento foi desativada em 2018 e passou a ser usada como fonte de peças de reposição para a parcela ainda em operação

Foto do author Bruno Romani
Foto do author Bruna Arimathea
Por Bruno Romani e Bruna Arimathea
Atualização:
O Tupã é um supercomputador da Cray, empresa americana subsidiária da HP e chegou ao Inpe em 2010 Foto: CPTEC/INPE

Atualizado em 02/07/21 às 17h para incluir o posicionamento da Agência Espacial Brasileira (AEB)

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Comprado por US$ 23 milhões em 2010, o Tupã já foi o principal supercomputador do Brasil. Durante oito anos, ele foi uma ferramenta fundamental no processamento e análise de dados do Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos (Cptec), do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe). Sem recursos para ser atualizado, porém, o equipamento chega a 2021 operando por meio de “gambiarras” – e o seu desligamento iminente, anunciado no começo de junho, deve causar um apagão de informações meteorológicas no País.

Com gasto anual de R$ 5 milhões de energia elétrica e de R$ 1 milhão em manutenção, o Tupã teve o seu desligamento antecipado para agosto de 2021 (o plano inicial era dezembro), como anunciado pela diretoria do Inpe no começo de junho. Dos R$ 76 milhões previstos no orçamento do órgão, só R$ 44,7 milhões foram liberados – a verba de cerca de R$ 31,3 milhões destinada pela Agência Espacial Brasileira (AEB) não chegou, deixando o recurso do Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovações (MCTIC) como única fonte de verba, segundo o Inpe. O órgão diz ainda que se o recurso da AEB não chegar nas próximas semanas, o Tupã será aposentado em agosto.

(Atualização: Após a publicação, a AEB enviou posicionamento, que diz: "O orçamento da AEB para o Inpe não tem nenhuma relação com o Tupã. O repasse feito pela Agência se refere exclusivamente aos projetos do INPE, coordenados pela AEB. Neste ano, foram o Amazonia 1 e CBERS. E o Inpe já confirmou que recebeu o recurso, cuja publicação foi feita no dia 9 de junho.  Assim, foram repassados R$ 26 milhões em junho. Além disso, R$ 1 milhão já foi descentralizado no início do ano; R$ 4,5 milhões que aguardam a assinatura do Termo de Execução Descentralizada pelo Inpe e outros em R$ 4 milhões em processo para efetivação da descentralização do orçamento. Reforçando: esses valores não são destinados ao custeio do Inpe, mas aos projetos.)  

Mesmo que os recursos chegassem na totalidade, o orçamento seria significativamente menor do que os R$ 118,2 milhões destinados em 2020. O desligamento por falta de verba é só o capítulo final do percurso de dificuldades do supercomputador – desde o fim de 2014, a sua operação vem encontrando obstáculos por falta de verbas.

O Poderoso Tupã

Tupã, claro, é só um apelido carinhoso: o equipamento é o modelo XE-6 da Cray, empresa americana subsidiária da HP especializada em supercomputadores. Lançado em maio de 2010, o XE-6 chegou ao Inpe quatro meses depois com especificações de respeito: 2.560 processadores AMD-Opteron Magny-Cours, 30.702 núcleos e velocidade máxima de258 TFlop/s (unidade utilizada para medir o desempenho em supercomputadores). 

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Isso colocava o Tupã no 29.º lugar no ranking dos computadores mais rápidos do mundo - era o terceiro mais potente entre aqueles dedicados à previsão metereológica. Segundo um cálculo de Plínio Aquino, coordenador de Ciências da Computação do Centro Universitário FEI, um minuto de processamento do Tupã demoraria uma semana para ser realizado em um PC de boas especificações (processador i7, 8 GB de memória e SSD para armazenamento).

Era necessário uma máquina desse porte. Os dados processados pelo Tupã são fornecidos para o Centro Nacional de Desastres Naturais (Cenad), a Agência Nacional de Águas (Ana), a Diretoria de Hidrografia e Navegação da Marinha (DHN), o Departamento de Controle do Espaço Aéreo da Aeronáutica (Decea), o Centro Nacional de Monitoramento e Alertas de Desastres Naturais (Cemaden), o Ministério de Minas e Energia, o Ministério da Agricultura, o Operador Nacional do Sistema Elétrico (ONS), além de centros estaduais de meteorologia. 

Porém, o uso intenso de supercomputadores faz com que essas máquinas tenham vida útil entre quatro e seis anos. Em 2015, a Cray deixou de vender o modelo XE-6. A partir de dezembro de 2014, o Inpe começou a negociar com a empresa processos de manutenção para a extensão da vida útil da máquina. O último desses acordos tinha validade até 24 de outubro de 2017, ano final em que a Cray garantia globalmente peças de reposição para o modelo XE-6. 

Foi em 2017 também que o Inpe comunicou ao MCTIC sobre a necessidade da compra de uma nova máquina. Como conta ao Estadão Ricardo Galvão, diretor do Inpe na época, pleiteava-se uma máquina 30 vezes mais veloz. O custo estimado era de R$ 150 milhões, o que fez com que o projeto não fosse aprovado. Foi necessário procurar alternativas, como outros supercomputadores instalados no Brasil voltados para iniciativas científicas. 

“O Inpe e o Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC), onde fica o supercomputador Santos Dumont, conversaram para que parte do trabalho do Cptec fosse realizado pela máquina”, lembra Galvão. Era, porém, algo impossível de acontecer.

O Santos Dumont, por exemplo, não é otimizado para rodar os algoritmos do Tupã. O volume de dados analisado pelo Tupã também tornaria impossível a transferência constante dessas informações - isso ajuda a entender porque o Inpe não recorre a serviços de computação em nuvem de gigantes como IBM, Amazon e Google.

A gambiarra

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A solução encontrada pelo Inpe para manter a capacidade de processamento foi bem mais simples. A um custo de R$ 9,6 milhões, o Inpe recebeu o modelo CX-50, também da Cray, que conta com 208 processadores Intel Xeon Gold e velocidade de pico de 303 Tflop/s, um pouco mais do que alcançava o Tupã original. Uma das opções oferecidas pela empresa americana, porém descartada pelo Inpe, foi o recebimento de um supercomputador que estava sendo desmontado na Europa - os processos licitatórios do País não permitem a compra de equipamentos usados.

Assim, em 2018, o CX-50 foi anexado ao Tupã, que continuou funcionando. Porém, a operação precisou passar por adaptações importantes. Dos 14 gabinetes que compõem o equipamento original, seis precisaram ser desligados. Além da economia de energia, a medida visava preservar seus componentes, que ganharam status de peças de reposição para os oito gabinetes que permaneceram ligados. 

Com isso, a capacidade do Tupã ficou limitada. Com apenas 1.456 processadores (e 17.472 núcleos) ativos, o pico de velocidade caiu para 146 Tflop/s.

As tarefas executadas entre o XE-6 e o XC-50 foram separadas. O equipamento mais novo ficou com aquilo que o Inpe chama de processos operacionais: a previsão do tempo, que ocorre ao menos duas vezes por dia, e a previsão sazonal, que mira mudanças climáticas para os três meses seguintes.

O Tupã ficou com a geração de cenários futuros de longo prazo. Ele manteve também o processamento de outras pesquisas climáticas e o backup da operação diária. 

Operação de 2010 do supercomputador Tupã Foto: FILIPE ARAUJO/Estadão

Sem tempo

Com o CX-50, o Inpe planejou estender por mais dois anos, até 2020, a vida útil do Tupã. Uma das formas para tentar ganhar tempo até a compra de um novo computador foi pleitear junto ao MCTIC a compra de mais dois equipamentos com especificações similares às do CX-50. Isso ocorreu em 2019 e 2020 - esse foi um tema levantado por inclusive Clezio de Nardin, atual diretor do Inpe, durante o seu processo de escolha para o cargo. 

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Além disso, o Inpe e o MCTIC iniciaram em 2019 conversas com o Programa das Nações Unidas para o Desenvolvimento (Pnud) e acertaram a compra de um equipamento auxiliar, inicialmente voltado para o processamento de eventos climáticos extremos e pesquisas de longo prazo. 

Ao Estadão, o Pnud Brasil confirmou que “por meio de um projeto de cooperação técnica, estão sendo adquiridos um sistema de processamento de alto desempenho e um sistema auxiliar de armazenamento de dados com recursos do Fundo Global para o Meio Ambiente (GEF, na sigla em inglês)”. 

O processo para a chegada da máquina foi conduzido ao longo de 2020. Esse é o mesmo equipamento que no último dia 15 de junho foi anunciado pelo ministro Marcos Pontes como uma espécie de substituto, após a repercussão negativa sobre o desligamento do Tupã. A máquina, porém, chegaria de qualquer maneira ao Inpe neste ano, independentemente da situação do Tupã. 

Pior: o novo equipamento não resolve as demandas do Inpe. “É só um paliativo, pois ele é um computador de menor porte”, explica ao Estadão Gilvan Sampaio, coordenador-geral de ciências da Terra no Inpe. De fato, o computador do Pnud apresenta pico de velocidade menor do que o do Tupã em seu auge: 200 Tflop/s. 

Em outras palavras, em mais de uma década, o Inpe retrocedeu em capacidade computacional, movimento contrário ao que demanda o processamento de modelos climáticos nos dias atuais. O Tupã, claro, deixou o ranking dos 500 supercomputadores mais rápidos do mundo, que hoje é liderado pelo Fugaku, equipamento do Centro Riken de Ciências da Computação, na cidade de Kobe Japão.

Com apenas 66 processadores AMD Epyc (e 4.224 núcleos), as especificações do computador do Pnud também são inferiores às do CX-50. O preço indica que se trata de um equipamento auxiliar: US$ 729 mil. 

Sampaio estima que o custo de um novo Tupã gire em torno de US$ 40 milhões. O valor incluiria também a reforma da infraestrutura do Inpe - a mesma desde 1994 - para receber a nova máquina. “Precisamos modernizar o sistema de refrigeração das máquinas, que é baseado no resfriamento de água”, diz. 

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Assim, o computador do Pnud não será usado para resolver os modelos climáticos de longo prazo. No novo arranjo, o CX-50 manterá a operação diária. O computador do Pnud, que deve entrar em funcionamento em até 60 dias, ficará com parte de pesquisas e com o backup da operação diária. Os modelos de longo prazo permanecerão com o Tupã enquanto ele estiver ligado. Posteriormente, ainda há muitas interrogações. Existe a possibilidade de o Brasil sofrer um apagão dessas informações. 

A solução não é simples. Sampaio conta que, mesmo que tivesse todo dinheiro já disponível para a compra de um novo supercomputador, somente o processo licitatório de caráter internacional demoraria um ano e meio para ser realizado. Na melhor das hipóteses, um novo Tupã só estaria ativo em 2023. 

Procurado pela reportagem, o MCTIC não respondeu aos pedidos de entrevista. Em visita a São José dos Campos na quarta-feira, 30, o ministro Marcos Pontes afirmou à TV Globo que o orçamento do Inpe está “normalizado”. Ele afirmou também que planeja a compra de um novo supercomputador, mas não deu prazo para que isso aconteça. 

*É estagiária sob supervisão do editor Bruno Romani 

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