De quem deveria ser o cluster de computação científica do Brasil?

Na entrevista, a Professora Helena Petrilli trouxe à tona uma discussão importante no meio acadêmico: de quem deveriam ser os recursos computacionais destinados à computação de alto desempenho (HPC) no Brasil? Do grupo de pesquisa? Do instituto? Da universidade? Do país?

Para a pesquisadora, a resposta não é única, e é justamente essa a discussão que ela defende que o país faça. Além dos grandes clusters institucionais (mantidos por departamentos, institutos, universidades e governos estadual/federal), ela é plenamente favorável a que os grupos de pesquisa tenham seus próprios clusters. Essa diversificação, argumenta, daria suporte direto à pesquisa de cada grupo. Ao mesmo tempo, sua própria pesquisa é 100% dependente das grandes centrais de HPC. Ela se dedica aos materiais que sustentam as tecnologias do futuro, à busca de alternativas ao lítio para as baterias de nova geração e à spintrônica. Para a professora, não se trata de escolher um dos lados: os centros institucionais garantem escala e capacidade para os grandes projetos, enquanto os clusters dedicados aos grupos aceleram o ciclo de pesquisa e dão mais agilidade aos cientistas no dia a dia.

Como a computação "inventa" novos materiais

Já o Prof. Gustavo Dalpian explicou como simulações baseadas na física quântica permitem "inventar" novos materiais no computador antes de qualquer experimento. Usando métodos derivados da física quântica, como a Teoria do Funcional de Densidade (DFT), é possível simular o comportamento de cada átomo e de cada elétron de um material antes de qualquer síntese. "Quando a gente fala que a gente inventou um material no computador, em princípio ele existe como uma possibilidade", esclarece o pesquisador,  a simulação sugere que um material nunca sintetizado poderia existir, ou seja, que ele seja sintetizável. "O computador trabalha 24 horas por dia, 7 dias por semana."

Entre os materiais estudados pelos pesquisadores que integram o grupo do Prof. Dalpian estão as perovsquitas halogenadas, estruturas nas quais os átomos se movem bastante ao longo do material, ao ponto de parecerem líquidos aos olhos dos experimentais. A partir dessa observação, o grupo propôs que a estrutura cristalina desses materiais era, na verdade, polimórfica: o que a difração de raios X registrava era apenas a média das posições dos átomos. Tempos depois, experimentos de difração de raios X e de nêutrons confirmaram a proposta — um trabalho do qual o pesquisador se orgulha muito.

A metodologia, reconhece Dalpian, tem limitações: a DFT tende a subestimar a energia do gap, e simular efeitos de temperatura e processos lentos ainda é desafiador. A resposta vem dos métodos novos: "hoje a gente tem potenciais de machine learning que permitem simular tempos muito maiores e temperaturas diferentes". No campo tecnológico, ele aponta os semicondutores como o coração da eletrônica e defende que o Brasil aproveite a oportunidade das terras raras, investindo inclusive em métodos de purificação desses materiais.

A computação como alicerce da pesquisa em materiais

As duas entrevistas, concedidas ao mesmo veículo, evidenciam o papel central da computação de alto desempenho na pesquisa contemporânea em física de materiais: para a Profa. Helena, é a infraestrutura cuja distribuição no país precisa ser discutida, de modo a melhor desenvolver sua pesquisa com simulações de materiais; para o Prof. Dalpian, é a ferramenta que permite descobrir e inventar os materiais do futuro. No DFMT, as duas frentes andam juntas. No DFMT, as duas frentes andam juntas.

Assista às entrevistas completas:

Entrevista com a Profa. Helena Petrilli (no youtube)

Entrevista com o Prof. Gustavo Dalpian (no youtube)