TCC de universitário aperfeiçoa o Sirius, acelerador de partículas brasileiro

Localizado em Campinas, em São Paulo, o Sirius é um dos equipamentos científicos mais sofisticados do mundo. A máquina é uma fonte de luz síncrotron que funciona como um grande microscópio, capaz de revelar a estrutura molecular, atômica e eletrônica dos mais diversos materiais. E agora, um Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) deixou o equipamento ainda mais eficaz, reduzindo o tempo médio de obtenção de imagens no acelerador de 1h40 para 1,5 minuto.

Aos 24 anos, o responsável pelo projeto é Gilberto Martinez Júnior, que se formou em Engenharia de Computação, em 2018, pela PUC-Campinas. O jovem, que sempre quis ser engenheiro, conta que a ideia de seu TCC foi um compilado de dois anos trabalhando no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM).

Durante sua iniciação científica, Martinez trabalhou para criar um código de reconstrução de microtomografia para luz síncrotron, em que o objetivo era acelerar o processamento de imagens. Com a ajuda de seu orientador, Eduardo Miqueles, ele usou a placa gráfica Graphics Processing Unit (GPU) como processador.

O universitário decidiu continuar com o projeto para seu TCC: o desafio da vez era conseguir fazer com que os dados obtidos no equipamento de luz síncrotron gerassem visualização em imagens em 3D. "A imagem começa com um borrão, mas então é aplicado um algoritmo matemático que ajuda a mostrar a estrutura da matéria e o que queremos ver", explica Martinez.

O autor do trabalho conta que, antigamente, uma tomografia do CNPEM demorava cerca de 1h40 ou até duas horas para ser feita, já que um computador comum tem oito núcleos de processamento. Com a GPU — que chega a ter 5 mil núcleos de processamento — este tempo passou para 10 minutos ou até 5 minutos. Então, com o algoritmo criado por Martinez, o tempo passou para pouco menos de dois minutos. "Este mesmo algoritmo com GPUs mais novos conseguirá realizar o processamento em alguns segundos", afirma o jovem.

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“No Sirius, nós queremos fazer uma tomografia e observar até os átomos da estrutura. Então o algoritmo utiliza as projeções da imagem feita no acelerador e faz uma reconstrução em 3D em poucos segundos”, afirma Martinez, que criou uma interface para que essa imagem fosse visualizada. “Um biólogo ou químico pode colocar um tecido vegetal ou um vírus e conseguir enxergar a estrutura interna do que ele estiver analisando. Com isso, ele pode explorar novos medicamentos e entender como as doenças funcionam”.

Para Martinez, é muito gratificante ver o seu trabalho de anos ser concretizado em algo util para a comunidade cientifica. "Eu sei que, como qualquer software, ele tem um tempo de vida útil. Então se não passar por nenhuma atualização ou melhoria, ele não será mais útil e outros melhores surgirão. Mas até lá quero que esse trabalho contribua com muitas pesquisas e usuários para avançar na fronteira do conhecimento."

O acelerador de partículas Sirius completou a primeira volta de elétrons recentemente e, mesmo com os seguidos cortes na área científica do país, a previsão para a conclusão das obras é para o fim de 2020. O equipamento será responsável por gerar luz síncrotron — uma das tecnologias mais avançadas do planeta.

Em novembro de 2018, foi inaugurada a primeira etapa do projeto. A solenidade contou com a presença do então presidente da República, Michel Temer, em Campinas, interior de São Paulo, onde o equipamento foi construído. Quando as obras acabarem, o acelerador de partículas Sirius será o equipamento mais avançado do mundo na geração de luz síncrotron. Ao todo, são 68 mil m² de área construída.

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