Usando um módulo da Nvidia amplamente disponível on-line, pesquisadores chineses superam obstáculos significativos para aumentar o desempenho do veículo hipersônico
O chip Jetson TX2i instalado no sistema de controle do motor scramjet aumentou o alcance, a estabilidade e reduziu significativamente os custos de pesquisa e desenvolvimento
Stephen Chen | South China Morning Post
Pequim - Uma equipe de pesquisa na China criou um guia passo a passo que permite que qualquer pessoa com um chip de inteligência artificial de baixo custo aumente o desempenho de armas hipersônicas.
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| O módulo TX2i era a tecnologia ideal para "otimização em tempo real do sistema de abastecimento de combustível, diagnóstico de falhas e controle tolerante a falhas em motores scramjet", de acordo com uma equipe de pesquisa chinesa. Foto: Nvidia |
Para realizar a tarefa, os pesquisadores instalaram um módulo de computador GPU Nvidia Jetson TX2i – que pode ser comprado online – em uma aeronave hipersônica que respira ar capaz de velocidades superiores a Mach 7.
Testes sugeriram que este módulo em particular pode processar modelos computacionais de dinâmica de fluidos com eficiência sem precedentes, o que significa que cálculos que antes levavam segundos para serem concluídos agora podem ser feitos em apenas 25 milissegundos – quatro vezes mais rápido do que um piscar de olhos.
A velocidade de resposta do módulo o tornou ideal para "otimização em tempo real do sistema de abastecimento de combustível, diagnóstico de falhas e controle tolerante a falhas em motores scramjet", de acordo com uma equipe de projeto conjunta do Beijing Power Machinery Research Institute e da Dalian University of Technology. O artigo revisado por pares foi publicado em 13 de março na revista acadêmica chinesa Propulsion Technology.
Com sede nos Estados Unidos, a Nvidia é a maior fornecedora mundial de chips de IA. A Nvidia começou a vender o TX2i para aplicações industriais há cerca de seis anos. O desempenho máximo de precisão única do módulo é de 1,26 TFlops, cerca de um quinquagésimo da capacidade do chip de IA mais poderoso da empresa, o H100.
O H100, no entanto, custa dezenas de milhares de dólares americanos e está em falta. O TX2i, por outro lado, pode ser obtido por algumas centenas de dólares, não está sujeito aos controles de exportação dos EUA e está amplamente disponível on-line.
Procurada pelo South China Morning Post em 12 de abril, a Nvidia disse que não tinha comentários sobre o assunto.
A equipe do projeto, liderada pelo professor Sun Ximing, disse em seu artigo que o módulo TX2i no sistema de controle do motor scramjet não apenas aumentou o alcance e a estabilidade dos veículos hipersônicos, mas também reduziu significativamente seus custos de pesquisa e desenvolvimento.
Esta não foi a primeira vez que cientistas chineses usaram chips dos EUA em pesquisas de armas hipersônicas, de acordo com seu artigo. Estudos anteriores usaram CPUs Intel e placas gráficas high-end da Nvidia para simular campos de fluxo complexos de alta velocidade.
"As placas gráficas de alto desempenho possuem excelentes capacidades computacionais, mas requerem equipamentos de suporte, como plataforma de hospedagem, fonte de alimentação e radiador.
"Eles têm desvantagens como alto consumo de energia, peso pesado e tamanho grande, que não atendem às demandas de controladores embarcados leves e de pequeno porte no campo aeroespacial", escreveu a equipe da Sun em seu artigo.
Devido à natureza sequencial das simulações de campo de fluxo hipersônico, onde um evento deve ocorrer antes que outro possa ser calculado, os especialistas da indústria geralmente acreditam que tais tarefas computacionais não podem ser realizadas usando chips de IA de baixo custo hábeis em realizar cálculos paralelos simples.
Para resolver esse problema, a equipe da Sun apresentou uma nova arquitetura CPU mais GPU, que detalhou como lidar com problemas de computação paralela sequencial, garantindo que os dois tipos diferentes de chips funcionassem bem juntos.
O guia "passo a passo" fornecido no documento fornece fórmulas detalhadas e aborda possíveis desafios de engenharia, incluindo a limitação do tamanho da grade de simulação, gerenciamento de memória, otimização de código e esquemas específicos de instruções de compilação.
Para uma melhor universalidade, a interface e o protocolo de comunicação do controlador do motor seguem os padrões internacionais.
No entanto, o motor é apenas um componente de toda a plataforma de armas.
"Para aplicar [o chip de IA] a veículos hipersônicos, é necessário mais trabalho na modelagem de entrada, correção de ondas de choque e modelagem de dados", disse a equipe no artigo.
Alguns parâmetros importantes envolvidos nessas tarefas geralmente precisam ser obtidos em testes extensivos em túnel de vento e voos reais.
Ainda assim, a probabilidade de o TX2i ser usado para mísseis hipersônicos chineses é baixa. Os fabricantes domésticos de chips da China podem fornecer chips para os militares do país que tenham um desempenho tão bom ou melhor do que o TX2i, com preocupações mínimas sobre a confiabilidade e a segurança da cadeia de suprimentos.
Ainda não está claro por que os pesquisadores selecionaram o chip da Nvidia para seu experimento, e os autores não puderam ser contatados para comentar.
É possível que a intenção fosse provar a viabilidade do uso de um chip de IA barato para armas hipersônicas, independentemente de onde ele seja feito. No entanto, essas armas podem operar com diferentes tipos de chips.
Embora poucos países sejam capazes de projetar e fabricar esses chips, um número crescente de nações, incluindo Alemanha, França, Japão, Coreia do Norte e Irã, lançou programas de pesquisa e desenvolvimento de armas hipersônicas.
Até mesmo os houthis, um grupo rebelde apoiado pelo Irã que controla a maior parte do Iêmen, afirmaram que estão testando mísseis hipersônicos capazes de atingir Mach 8.
A proliferação da tecnologia de armas hipersônicas tem sido uma grande preocupação para os Estados Unidos. Em 2017, a Rand Corporation sugeriu que Washington trabalhasse com Moscou e Pequim para impedir que outros países adquirissem essa tecnologia.
Mas, embora especialistas militares chineses e russos admitam que a tecnologia de armas hipersônicas representa certos riscos, eles disseram que é mais provável que acelere o colapso da ordem mundial centrada nos EUA.
Eles argumentaram que os mísseis hipersônicos poderiam penetrar nas defesas da enorme frota de porta-aviões dos Estados Unidos, da qual há muito confia para a superioridade militar global.
Em um exercício de jogo de guerra conduzido no ano passado por cientistas chineses, um grupo de batalha de porta-aviões da classe Ford foi destruído por cerca de 20 mísseis antinavio hipersônicos. Se mais países possuíssem armas hipersônicas, a vantagem desfrutada pelos poucos países com poder naval significativo nos últimos cinco séculos pode chegar ao fim, de acordo com alguns especialistas.
Em 3 de abril, a Coreia do Norte testou com sucesso um míssil planador hipersônico e, na segunda-feira, o Irã afirmou ter usado mísseis hipersônicos para atacar bases militares israelenses em retaliação ao bombardeio israelense à embaixada iraniana. Atualmente, não há evidências que sugiram que a China ou a Rússia forneceram armas ou apoio técnico a ambos os países.
O Beijing Power Machinery Research Institute é afiliado à China Aerospace Science and Industry Corporation, um importante fornecedor de armas hipersônicas da China. A Universidade de Tecnologia de Dalian, estreitamente associada à marinha da China, é uma importante base de pesquisa e desenvolvimento para manufatura avançada.