Um Ph.D. estudante da Universidade de Manchester desenvolveu um novo método e software para usar a tecnologia de jogos de computador em simulações científicas e de engenharia complexas.

Placas gráficas poderosas, também conhecido como unidades de processamento gráfico (GPUs), são geralmente usados ​​para criar uma jogabilidade ultrarrápida e visuais realistas para consoles de jogos, computadores pessoais, e laptops. Mas recentemente, a GPU surgiu como uma tecnologia para acelerar simulações científicas, executando alguns aplicativos mais de 100 vezes mais rápido do que os computadores convencionais.

Usando esta tecnologia, Alex Chow, da Escola de Mecânica, Engenharia Aeroespacial e Civil, agora está criando simulações em grande escala de 'fluxos de fluidos violentos', incluindo poderosas ondas do mar batendo contra turbinas eólicas offshore para prever suas forças de impacto potencial sobre as estruturas.

A criação de simulações de computador complexas e precisas geralmente é feita em um 'supercomputador'. Em vez de ser uma máquina individual, um supercomputador é, na verdade, composto de centenas de unidades de processamento central (CPUs) conectadas a até milhares de núcleos de computação. Esses computadores poderosos são necessários porque essas grandes simulações têm bilhões de cálculos e milhões de pontos de dados.

Esses tipos de máquinas, embora extremamente poderosos sejam muito caros, mesmo com pequenos aglomerados que variam de centenas de milhares de libras a milhões de libras. Eles também usam grandes quantidades de energia e são acessíveis apenas a um pequeno número de pesquisadores e cientistas.

O benefício de usar uma unidade de processamento gráfico (GPUs) é que eles são muito mais baratos e eficientes em termos de energia em comparação com os supercomputadores usuais necessários para fazer essas simulações complexas. Algumas GPUs são compactas o suficiente para caber em um laptop, enquanto os supercomputadores podem exigir uma sala inteira ou instalações dedicadas.

Alex desenvolveu um software de computador a partir do código aberto "DualSPHysics" para o método de simulação científica "Incompressible smoothed particle hydrodynamics (ISPH)" para rodar em uma GPU para simular complexos, fluxos hidrodinâmicos violentos (água). O novo código é capaz de computar milhões de pontos de dados em um único dispositivo para aplicações reais de engenharia 3-D. Um dos principais desafios que Alex precisou superar na pesquisa é a necessidade de resolver sistemas matemáticos de milhões de equações simultâneas que mudam constantemente ao longo de uma simulação.

Ele diz:"Usar este tipo de tecnologia reduz os custos de simulações científicas complexas de centenas de milhares de libras para apenas alguns milhares. Uma vantagem é que a maioria dos pesquisadores e pequenas empresas de engenharia podem pagar um laptop ou computador relativamente poderoso com uma GPU de qualidade, o que torna esse tipo de simulação e pesquisa ainda mais acessível. "

O Reino Unido gera mais eletricidade eólica offshore do que qualquer outro país do mundo, com cerca de 5% da energia elétrica anual proveniente do setor. Espera-se que cresça para 10 por cento até 2020 e está crescendo rapidamente em nível global.

Falando sobre seu projeto, Chow acrescentou:"A quantidade de energia produzida em ambientes offshore está aumentando à medida que o mundo tenta cumprir as metas mundiais de energia, mas o ambiente do oceano pode ser muito violento e hostil, projetar estruturas de forma tão eficiente para esses ambientes é uma tarefa difícil. Usar experimentos físicos pode ser extremamente impraticável e não representativo do problema. Essas simulações permitem que engenheiros e pesquisadores tomem decisões importantes sobre o projeto de uma estrutura sem ter que investir em visitas ao local e experimentos caros. "