FLYING WHALES executa a CFD na AWS para lançar balões dirigíveis ecológicos para transporte de cargas com rapidez

A FLYING WHALES é uma startup francesa que está desenvolvendo um balão dirigível para transporte de cargas úteis de 60 toneladas para o mercado de cargas pesadas e de grandes dimensões. O projeto começou a ser desenvolvido com base na ambição da França de fornecer transporte eficiente e ecológico para a coleta de madeira em áreas remotas. “Temos uma das maiores áreas florestais da Europa, porém, essas áreas se encontram em montanhas de difícil acesso”, diz Guillaume Martinat, lead aerodynamics engineer da FLYING WHALES. “Por essa razão, precisamos criar um balão dirigível que possa carregar e descarregar cargas sem pousar, mantendo voo pairado.”

Para projetar o balão dirigível, a FLYING WHALES executa a dinâmica dos fluidos computacional (CFD) complexa, que é uma ferramenta para simular numericamente o fluxo de qualquer fluido, e simulações de análise estrutural, que requerem grandes quantidades de capacidade computacional. A empresa não pode realizar testes físicos porque o balão dirigível é muito grande e os testes seriam muito caros e demorados. Em vez disso, os engenheiros precisam de dados para dimensionar o dirigível e definir as workloads para cada fase do voo. A CFD fornece aos engenheiros esses dados tão necessários sem a necessidade de fabricar nenhuma peça, o que possibilita um processo de projeto muito mais rápido. No entanto, cada computação requer cerca de 600 núcleos e são necessários aproximadamente 400 cálculos para a geração de um modelo, o que requer recursos computacionais significativos.

Inicialmente, a empresa contava com um cluster interno de computação de alta performance (HPC) para realizar a análise da CFD. Porém, o cluster tinha apenas 200 núcleos e a empresa não tinha a escalabilidade ou a flexibilidade necessária para oferecer suporte às workloads. A FLYING WHALES também precisava garantir que seu ambiente de TI fosse econômico e estivesse preparado para a entrega do modelo em 2021. “Como uma startup, não tínhamos os recursos necessários para cumprir esse prazo por conta própria”, afirma Martinat.

A FLYING WHALES optou por migrar seu ambiente de HPC para a nuvem, executando suas workloads de CFD na Amazon Web Services (AWS). “Avaliamos diversos provedores de nuvem e a AWS forneceu a melhor performance para nós”, diz Martinat. Em específico, a FLYING WHALES optou por realizar a execução nas instâncias C5n.18xlarge do Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2), que oferecem suporte ao Elastic Fabric Adapter (EFA) como a interface de rede da instância do Amazon EC2. As instâncias C5n fornecem a potência e a escalabilidade de que a FLYING WHALES precisa para suas workloads de CFD. A FLYING WHALES provisiona instâncias C5n usando as instâncias spot do Amazon EC2. As instâncias spot correspondem à capacidade reserva disponível do Amazon EC2 com até 90% de desconto. Com as instâncias spot, a FLYING WHALES conseguiu reduzir o custo de seus clusters de HPC em 64%. 

Além disso, a empresa usa o AWS ParallelCluster para simplificar a implantação e o gerenciamento de um cluster de HPC para a execução de simulações de CFD na AWS. Agora, ao usar o NICE DCV, a FLYING WHALES pode transmitir aplicações com segurança e, ao mesmo tempo, diminuir drasticamente os custos de transferência de dados para que os engenheiros possam inspecionar as soluções sem precisar realizar o download localmente.

A FLYING WHALES também aproveitou a assistência financeira e técnica fornecida por meio do programa AWS Activate. “Os créditos e o suporte técnico da AWS nos ajudaram a evoluir mais rápido do que poderíamos, caso estivéssemos sozinhos”, diz Martinat.

A FLYING WHALES também aproveitou a experiência da AWS para acelerar o tempo de adoção da solução de HPC. Ao executar seu ambiente de HPC na AWS, a FLYING WHALES pode entregar os fluxos de trabalho de CFD com mais rapidez do que antes. “Podemos executar trabalhos de fluxo de trabalho de CFD 15 vezes mais rápido na AWS graças à potência computacional e à performance da rede entre nós que obtemos ao usar as instâncias C5n.18xlarge do Amazon EC2 e o EFA”, afirma Martinat. “Como resultado, é possível concluir os trabalhos em dias, em vez de em meses, como costumava ser.”

Além disso, a disponibilidade de recursos sob demanda ajuda os engenheiros da FLYING WHALES a realizar diversos cálculos simultaneamente, em vez de executar cada trabalho sequencialmente. Como resultado, os engenheiros podem dedicar mais tempo à análise de dados e à criação de propriedade intelectual, em vez de ao gerenciamento da infraestrutura. Com esses recursos, em conjunto com o suporte direto da AWS, a FLYING WHALES poderá entregar seu primeiro balão dirigível em 2024, conforme planejado.

A FLYING WHALES conta com a AWS para escalar seu ambiente de HPC rapidamente com a finalidade de oferecer suporte a modelos computacionais de 600 núcleos, cada um com 6 TB de tamanho. “Temos capacidade computacional quase ilimitada na AWS, o que nos fornece um nível de escalabilidade quase equivalente à potência de um supercomputador nacional”, diz Martinat. “Se precisarmos de 6 mil núcleos, poderemos usar todos esses núcleos, o que significa que podemos realizar toda a nossa computação ao mesmo tempo, sempre que precisarmos.” Além disso, os engenheiros da empresa não precisam esperar em filas de trabalho para realizar simulações, o que economiza dezenas de horas por semana.

A FLYING WHALES está usando sua capacidade de escalar rapidamente para concluir mais trabalhos do que antes. Devido à ampla variedade de tipos de instâncias da AWS disponíveis, a empresa pode realizar simulações complexas que não seriam possíveis em um ambiente on-premises. Por exemplo, alguns cálculos referentes ao efeito do solo, que são críticos para dimensionar o balão dirigível, requeriam que a empresa bloqueasse todo o cluster on-premises por semanas. Agora, esses cálculos podem ser realizados rapidamente, sem a necessidade de atrasar outras atividades. “Houve alguns estudos que não pudemos realizar pela ausência de recursos computacionais”, diz Martinat. “Agora, podemos fazer tudo o que quisermos. Portanto, não é somente uma questão de ter mais rapidez na AWS, é uma questão de ter a capacidade para realizar o trabalho. Além disso, ao selecionar hardware com mais memória entre a grande variedade de tipos de instância disponíveis, passamos a conseguir gerar remotamente malhas mais finas/mais pesadas do que poderíamos gerar on-premises, para uma melhor precisão da CFD.”

Com a flexibilidade do AWS ParallelCluster, os engenheiros da empresa podem obter os trabalhos de HPC e colocá-los em funcionamento em 15 minutos, em vez de levar meses para adquirir, configurar e gerenciar servidores. “Podemos adaptar nossas instâncias para se adequar aos tamanhos de trabalhos de CFD ao usar o AWS ParallelCluster”, diz Martinat. Por exemplo, se a empresa não precisar de uma grande capacidade computacional, os engenheiros podem selecionar um tipo de instância que tenha um custo menor e, em seguida, escalá-la quando houver necessidade. “Obtemos flexibilidade e economia de custos usando esta solução. Isso foi fundamental para nós como uma startup com recursos limitados”, afirma Martinat.

Graças à escalabilidade e à flexibilidade da AWS, a FLYING WHALES passou a se concentrar em seu negócio principal: projetar balões dirigíveis inovadores para transporte de cargas. “Para nossa empresa, o ponto forte da AWS é que ela nos ajuda a escalar e personalizar nosso cluster de HPC para que sempre tenhamos um ambiente com boa performance e que responda às nossas workloads de CFD”, diz Martinat. “Isso não somente nos permitirá lançar nosso produto no prazo, mas também nos ajudará a expandir nossa empresa.”