Novo algoritmo chinês aumenta desempenho de GPUs NVIDIA em até 800 vezes

Pesquisadores da Universidade Estatal de Moscou e do Instituto de Tecnologia de Pequim desenvolveram um novo algoritmo capaz de aumentar drasticamente o desempenho de placas de vídeo da NVIDIA em simulações complexas. A inovação, batizada de PD-General, otimiza o processamento de cálculos relacionados à peridinâmica, uma teoria não-local utilizada para modelar fraturas e danos em materiais.

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O algoritmo promete revolucionar diversos setores que dependem de simulações detalhadas de materiais, como as indústrias aeroespacial, de engenharia civil e de defesa. Ao permitir que simulações antes restritas a supercomputadores sejam executadas em GPUs domésticas, o PD-General deve acelerar e baratear significativamente o desenvolvimento de novos materiais e estruturas.

Além de seu impacto científico e econômico, o algoritmo tem relevância geopolítica. Desenvolvido por uma parceria sino-russa, ele reduz a dependência desses países em relação a hardware de alto desempenho sujeito a sanções ocidentais, permitindo que avancem em pesquisas estratégicas usando componentes amplamente disponíveis no mercado.

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Entenda o funcionamento do novo algoritmo chinês

O PD-General atua otimizando simulações de peridinâmica, uma teoria que modela o comportamento de materiais considerando interações não-locais entre partículas. Essa abordagem é especialmente útil para prever falhas e fraturas em materiais, mas tradicionalmente exige alto poder computacional.

Algoritmo chinês PD-General extraiu 800x mais desempenho da GeForce RTX 4070 em simulações complexas de materiais (Foto: Felipe Vidal/Canaltech)

O novo algoritmo aproveita a arquitetura das GPUs NVIDIA e a tecnologia de núcleos CUDA para distribuir os cálculos de forma mais eficiente. Através de uma análise profunda da estrutura do chip, a equipe liderada pela professora associada Yang Yang otimizou o design do algoritmo e o gerenciamento de memória, resultando em ganhos impressionantes de desempenho.

Em testes realizados com uma GPU NVIDIA RTX 4070, o PD-General alcançou um aumento de velocidade de até 800 vezes em comparação com programas seriais tradicionais, e 100 vezes mais rápido que programas paralelos baseados em OpenMP. Em simulações de larga escala envolvendo milhões de partículas, o algoritmo completou 4.000 etapas iterativas em apenas cinco minutos. Para problemas de tração uniaxial 2D em alta escala, processou 69,85 milhões de iterações em menos de dois minutos usando precisão simples.

Esses ganhos de desempenho permitem que pesquisadores realizem em minutos ou horas cálculos que antes levariam dias — isso tudo usando GPUs domésticas comuns. Esse avanço deve reduzir drasticamente os custos de pesquisa em áreas que dependem de simulações complexas de materiais, democratizando o acesso a esse tipo de estudo e acelerando o desenvolvimento de novas tecnologias.

Por que esse novo algoritmo é importante?

Do ponto de vista econômico, o PD-General representa uma significativa redução de custos e aumento de produtividade para indústrias que dependem de simulações complexas de materiais. Ao viabilizar o uso de GPUs de consumo para tarefas antes restritas a supercomputadores, o algoritmo deve acelerar ciclos de desenvolvimento e reduzir a necessidade de testes físicos caros e demorados.

Geopoliticamente, o algoritmo tem implicações ainda mais profundas. Desenvolvido por uma parceria entre instituições russas e chinesas, ele permite que esses países avancem em pesquisas estratégicas nas áreas aeroespacial, de engenharia civil e militar sem depender de hardware de alto desempenho sujeito a sanções ocidentais.

Isso é especialmente relevante no contexto atual de tensões entre China, Rússia e Estados Unidos, onde restrições de acesso a tecnologias avançadas são frequentemente usadas como ferramenta de pressão diplomática. Ao viabilizar simulações complexas em hardware amplamente disponível, o PD-General reduz a eficácia dessas sanções e pode fortalecer a posição do Oriente em setores estratégicos como defesa e pesquisa aeroespacial.

Novo algoritmo chinês pode impulsionar pesquisas avançadas de tecnologia mesmo em países como a China e Rússia, que sofrem com sanções estadunidenses (Imagem: Rubens Eishima/Canaltech)

Além disso, a publicação desse avanço na Revista Chinesa de Mecânica Computacional sinaliza uma crescente confiança do país em sua capacidade de inovação tecnológica, podendo inspirar mais investimentos e colaborações nessa área. Se adotado amplamente, o algoritmo pode alterar o equilíbrio global em áreas de pesquisa intensivas em computação, acelerando o desenvolvimento tecnológico em países atualmente afetados por sanções e embargos.

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