Estudo interdisciplinar que envolve a física e a ciência da computação
Física Computacional é um estudo interdisciplinar associado a noções de física, matemática aplicada e ciência da computação. Essa pesquisa tem como finalidade resolver de forma prática assuntos mais complexos que já existem na teoria quantitativa.
As pesquisas da Física Computacional, em sua forma mais tradicional, prevê que esse estudo atinja equações, onde a álgebra não consegue alcançar.
Essa parte da física utiliza técnicas que podem resolver os problemas de muitas áreas interligadas aos seus estudos.
Nele são utilizados muitos mecanismos importantes, entre eles técnicas estatísticas como o Método de Monte Carlo e matriciais, que são usados na resolução de problemas de autovalores e autovetores.
Área de atuação da Física Computacional
Cada vez mais a computação tem se mostrado uma ferramenta importante para a solução de diversas necessidades humanas.
Esse instrumento científico começou a ser utilizado na meteorologia e na física nuclear logo depois da Segunda Guerra Mundial, e tem se tornado fundamental em diversas áreas da física.
Segue abaixo algumas áreas de atuação computacional:
• Astrobiologia
• Astrofísica
• Automação Industrial
• Biofísica
• Bioinformática
• Biologia Estrutural
• Ciência dos Materiais
• Ciência Oceânica
• Cosmologia
• Fusão Nuclear
• Inteligência Artificial
• Nanotecnologia
• Neurociência
• Previsão do Tempo
• Sistemas de Equações Diferenciais
• Teoria de Campos
A física tem o objetivo de compreender o funcionamento dos elementos que compõem o universo. Ela usa a matemática como forma de manter a interação com a natureza.
Normalmente a Física Computacional é utilizada quando não é possível resolver algum problema de forma analítica ou quando existe muitos dados para serem processados.
O início da Computação
Os Estados Unidos da América foi pioneiro no uso do computador, sendo o primeiro equipamento utilizado em 1945.
Anos depois, a máquina foi aprimorada e passou a realizar inúmeros cálculos matemáticos por segundo, algo inacreditável para a época. Essas equações eram complexas e inacessíveis aos homens.
Por isso, mesmo que a teoria matemática não conseguisse descrever toda a realidade, seria possível a partir daí aprofundar o conhecimento sobre outros setores dessa realidade.
Na atualidade alguns supercomputadores que estão instalados em centros de pesquisa são aptos a desenvolver dezenas de petaflops, ou seja, quadrilhões de funcionalidades sendo realizadas ao mesmo tempo e a cada segundo.
As grandes empresas possuem supercomputadores com a capacidade de armazenar uma grande quantidade
de informações. (Foto: Pixabay)
Com essa altíssima velocidade é possível realizar simulações de fenômenos meteorológicos, subatômicos e galáticos, tudo de maneira segura e com o máximo de precisão.
Para reproduzir as simulações é necessário um amplo entendimento dos conceitos teóricos da física aliado ao conhecimento de técnicas da computação, dando origem a uma disciplina independente chamada Física Computacional.
Importância da Física Computacional
O uso do computador tem possibilitado entender, aprofundar e desenvolver alternativas eficientes para fenômenos que estão além da controle humano como é caso das tempestades.
É através dessa tecnologia que a ciência tem evoluído, principalmente na exploração de fenômenos considerados extremos, como é o caso das colisões de partículas subatômicas. É por meio desse conhecimento que são desenvolvidos os chamados supercomputadores.
Os modelos desenvolvidos pelos engenheiros a partir da Física Computacional trabalha em diversas áreas como biologia, química, engenharia, medicina, novos materiais, dispositivos eletrônicos, nanotecnologia e até nas análises feitas no mercado financeiro.
Aplicação da Física Computacional
A Física Computacional tem como principal tarefa conseguir resolver situações que não é possível através dos estudos teóricos. Como é o caso da descoberta de sequências matemáticas, que não podem ser resolvidas por meio das equações matemáticas.
Esse é o caso dos números primos, que até os dias atuais não foi elaborado cálculo matemático capaz de listar todos os primos ou saber se uma equação muito grande é de fato um número primo ou não.
Porém, com a ajuda da computação é possível identificar se um número gigantesco é um primo. Além disso, os computadores são capazes de realizar cálculos maiores e mais complexos que os assistidos na teoria.
Por meio de recursos computacionais os cientistas conseguem previamente identificar fenômenos meteorológicos.
Outra forma de aplicação da Física Computacional é a criação de supercomputadores, que conseguem simular muitos acontecimentos atmosféricos com antecedência e com muita precisão.
Desta forma, é possível utilizar embasamentos teóricos para desenvolver supermáquinas computacionais. Esse é o caso do Tupã, que recebeu o título de supercomputador mais rápido do hemisfério sul. Ele está instalado no Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (Inpe), na cidade de Cachoeira Paulista (a 202 km de São Paulo).
O Tupã é o terceiro equipamento mais poderoso no que diz respeito à previsão do tempo. Ele ajudar a identificar de forma mais rápida fenômenos naturais como as tempestades que causam enchentes e deslizamentos de terra.
Não tem como falar em tecnologia sem mencionar a China, que assume a liderança na lista das supermáquinas. Os chineses possuem o Tianhe-1-A, um equipamento 20 vezes mais poderosa que o Tupã. O Supercomputador chinês opera a 4,7 PetaFlops.