Estratégias de Implementação do Método dos Elementos Finitos utilizando Processamento de Alto Desempenho
Resumo: Nas últimas décadas, a popularização dos computadores de alto desempenho apresentou um impacto representativo nas ciências. O uso de métodos computacionais para simular fenômenos físicos possibilitou avanços significativos em tecnologias que afetam drasticamente todos os aspectos da vida humana. É possível afirmar que estamos no limiar de uma nova era, ultrapassando barreiras que apenas imaginávamos existir a alguns anos. Tais fato é conseqüência da crescente oportunidade de integrar e estender as capacidades de modelagem e simulação computacional em larga-escala com as tecnologias emergentes de tratamento, visualização e extração do conhecimento de grandes massas de dados, computação distribuída e em grade, e o desenvolvimento da infra-estrutura de redes de altas velocidades [Oden03, Belytschko04].
Porem, mesmo relevando os últimos avanços obtidos com as redes de interconexão de altíssima vazão, memórias de baixa latência e poderosas arquiteturas multiprocessadas, com o aumento explosivo das massas de dados e a necessidade premente de modelos matemáticos e técnicas de solução para problemas multi-física, simulações e aplicações paralelas de grande porte – tão vitais para inúmeros ramos da indústria e comércio – ainda constituem um desafio para engenheiros e cientistas. Hoje em dia, a única abordagem genérica e escalável para lidar com essa problemática tem sido o paradigma de troca de mensagens. Esse, no entanto, historicamente, possui duas deficiências: a pobre portabilidade, advinda da fraca padronização e a dificuldade, vivenciada por muitos programadores, em desenvolver, com praticidade, códigos eficientes.
Em consonância com esses desenvolvimentos, observa-se uma necessidade crescente de novas metodologias voltadas para simulações de problemas envolvendo múltiplas escalas espaciais e temporais e múltiplas físicas acopladas [Dolbow04]. Encontram-se desafios desta natureza em diversos problemas de engenharia tendo em comum a necessidade de ferramentas de simulação adequadas, envolvendo os modelos matemáticos e sua discretização, técnicas de solução para problemas multi-física, simulação multi-escala, solucionadores rápidos e protótipos de sistemas computacionais para simulações em larga escala [Keyes04]. Neste projeto, estudaremos técnicas computacionais de alto desempenho tomando-se como técnica básica de discretização o método dos elementos finitos.