Por René Ribeiro, colaborador do AIoT Brasil

As tecnologias que alimentam os 7 milhões de data centers do mundo estão mudando rapidamente, sendo que as mais atuais delas permitiram às empresas de TI reduzir os custos mesmo enquanto lidavam com um crescimento exponencial de dados. A cada ano, gerentes de infraestrutura e arquitetos de dados precisam repensar tudo, desde o cabeamento, seja fibra ou coaxial, até alterar as topologias de rede, de forma a movimentar, rotear e processar Petabytes de dados.

A Virtualização e a tecnologia de Digital twins (gêmeos digitais) podem ajudar os designers de data centers, desenvolvedores, gerentes e operadores a criar instalações altamente eficientes e de alto desempenho. Porém, construir um digital twin que possa representar com precisão todos os componentes de uma instalação de supercomputação de Inteligência Artificial (IA) é uma tarefa enorme e complexa.

Durante a conferência SC22, realizada esse mês de novembro, a Nvidia fez uma demonstração de sua plataforma de criação e simulação do Omniverso, que ajuda a enfrentar esse desafio, simplificando o processo de design virtual colaborativo. Com o Omniverso, pela primeira vez, os operadores de data centers podem agregar dados em tempo real fazendo uso das principais aplicações de design, simulação e monitoramento auxiliado por computador para que possam ver e trabalhar com os conjuntos de dados completos em tempo real.

Gêmeos Digitais – resgate idêntico dos dados do mundo real

O conceito de gêmeos digitais é fundamental para tornar as simulações mais realistas, usando sensores para garantir que os gêmeos simulem fielmente um chão de fábrica, aplicações, servidores físicos e qualquer outro sistema. Isso permite que um administrador remoto (ou mesmo no local) localize e avalie melhor os problemas antes que eles levem a falhas. Por exemplo, imagine uma montadora de automóveis,

No caso de uma montadora de automóveis, por exemplo, é possível ver trabalhadores digitais animados operando exatamente na mesma versão original da planta da fábrica. Um operador do sistema digital duplicado pode arrastar e soltar os robôs para mover materiais pesados ​​e executar simulações para otimizações, coletando dados do chão de fábrica em tempo real para fazer melhorias. O operador pode ver os problemas e rapidamente encontrar uma solução por meio de uma instância do metaverso ou usando um óculos de RA (realidade aumentada).

E a IoT está ajudando no sentido de permitir que máquinas e dispositivos conectados compartilhem dados com seus gêmeos digitais e vice-versa. Isso ocorre porque os gêmeos digitais estão sempre ativados e atualizados em versões virtuais de servidores ou processos físicos conectados à IoT do mundo real que eles representam.

Com o Omniverse, pela primeira vez, os operadores de data centers podem agregar dados em tempo real fazendo uso das principais aplicações de design, simulação e monitoramento auxiliado por computador para que possam ver e trabalhar com os conjuntos de dados completos em tempo real.

No caso do sistema de Omniverse da Nvidia, é possível que os usuários aproveitem o poder da computação acelerada, da simulação e dos gêmeos digitais conectados à IA e ao monitoramento em tempo real. Isso permite que as equipes simplifiquem o design das instalações, acelerem a construção e a implantação, e otimizem as operações em andamento.

O evento também destacou o Nvidia Air, uma plataforma de simulação de data center desenvolvida para funcionar em conjunto com o Omniverse para simular a rede, o sistema nervoso central do data center. Com o Nvidia Air, as equipes podem modelar todo o pacote de rede, permitindo automatizar e validar o hardware e o software de rede antes do uso.

“A simulação de Digital Twin permite que empresas e desenvolvedores aproveitem a tecnologia da computação acelerada para monitorar e otimizar instalações, reduzindo muitas vezes o custo e beneficiando as operações”, destaca Márcio Aguiar, diretor da divisão Enterprise da Nvidia para América Latina.

Depois que a construção de um data center é concluída, seus sensores, sistema de controle e telemetria podem ser conectados ao digital twin no Omniverse, possibilitando o monitoramento em tempo real das operações.

Com um digital twin perfeitamente sincronizado, os engenheiros podem simular perigos comuns, como picos de energia ou falhas do sistema de resfriamento. Os operadores podem se beneficiar das mudanças recomendadas pela IA que otimizam as prioridades- chave, como o aumento da eficiência energética e a redução da pegada de carbono. O digital twin também permite testar e validar upgrades de software e componentes antes de serem implantados no data center físico.

 A supercomputação é aliada dos gêmeos digitais

Porém, para simular ambientes complexos, desde um chão de fábrica, passando pela área da saúde, com simulação e testes de novas técnicas em cirurgias precisas, para replicar todo esse ambiente digitalmente, fica claro que é necessário um poder computacional gigantesco. É aí que entram os processadores gráficos ou GPUs (Unidades de Processamento Gráfico). Há décadas já utilizadas em jogos sofisticados, simulações de vôos, sistemas de CAD (Design Auxiliado por Computador), renderização de vídeos e imagens, os sistemas de GPU ajudaram muito a indústria da supercomputação.

Os sistemas acelerados por GPU tornaram-se um pilar não apenas na computação científica, mas também na computação de borda, data centers e sistemas em nuvem. E a GPU acelerada por IA também se tornou um pilar da computação moderna de alto desempenho. Isso posicionou a supercomputação para realizar a intenção original da computação gráfica: as simulações.

Durante a conferência SC22, as GPUs Nvidia A100 e H100 também foram apresentadas para essa finalidade. Para se ter uma ideia, uma das configurações do A100 estreia a largura de banda de memória mais rápida do mundo com mais de 2 terabytes por segundo (TB/s) para executar os maiores modelos e conjuntos de dados. Em nível de comparação, imagine o HD ou SSD do seu computador, que ele tenha 2 TB de capacidade. Imagine agora que esse seu armazenamento esteja lotado de filmes, jogos, fotos, arquivos de todo o tipo e que tudo isso possa ser transferido em apenas 1 segundo. É isso o que essa GPU pode fazer quando usada em escalonamento em um ambiente de data center. Manusear essa quantidade de dados nessa supervelocidade, leva a inúmeras possibilidades de aplicações junto com os gêmeos digitais.

Segundo Rev Lebaredian, vice-presidente de Omniverse e tecnologia de simulação da Nvidia, as simulações de gêmeos digitais estão ocorrendo há meio século. E os avanços da última década em GPUs, AI e plataformas de software estão aquecendo sua adoção em meio a esta era de alta fidelidade de experiências mais imersivas e precisas. O aumento da penetração da realidade virtual e realidade aumentada vai acelerar esse trabalho. Espera-se que as vendas mundiais de headsets de realidade virtual aumentem de cerca de 7 milhões em 2021 para mais de 28 milhões em 2025, de acordo com a empresa de análise IDC.

“Você pode calcular não apenas um futuro possível, mas muitos futuros possíveis”, acrescentou Lebaredian, descrevendo como esse super poder computacional aliado a sistemas de gêmeos digitais, pode permitir  que os gestores de cidades façam várias simulações do que pode acontecer ao modificar uma cidade digitalmente. Por exemplo, é possível planejar estradas e mudar os sistemas de tráfego para encontrar o melhor futuro possível. Tudo isso em curto espaço de tempo e com muita precisão.