L’Italia riveste una posizione di spicco nella partnership strategica tra pubblico e privato, nata il sei novembre 2018 (la cui sede si trova a Lussemburgo ), denominata EuroHPC JU , acronimo di “European High-Performance Computing Joint Undertaking”, traducibile correttamente come “impresa comune europea per il calcolo ad alte prestazioni”.

Il nostro è infatti uno dei Paesi fondatori e deputati allo sviluppo di un supercomputer “pre-exascale” (precursore della tecnologia “exascale”), destinato a divenire uno dei cinque più potenti al mondo (si stima che dovrebbe classificarsi tra le prime cinque posizioni della classifica TOP500 ).

Più specificamente, questo, denominato Leonardo , verrà realizzato (e collocato) presso il Tecnopolo di Bologna (rectius: Casalecchio di Reno) con la collaborazione e il supporto strategico della francese Atos e della statunitense Nvidia .

Inizialmente, la sua entrata in funzione era stata prevista per i primi mesi dell’anno corrente, ma poi, è stata posticipata (in quanto i lavori sono partiti “solo” a novembre 2020), e si ritiene che entro la fine dello stesso potrà essere già operativo (nel mentre, il venti aprile è stato presentato a Maribor in Slovenia il primo supercomputer realizzato dall’EuroHPC, Vega, un “petascale”).

Indice degli argomenti Il ruolo dell’Italia: Leonardo, CINECA e il Tecnopolo di Bologna Cos’è il supercomputing I principali benefici e applicazioni pratiche EuroHPC JU Conclusioni

Il ruolo dell’Italia: Leonardo, CINECA e il Tecnopolo di Bologna

Il supercalcolatore sarà gestito da CINECA , un consorzio interuniversitario senza scopo di lucro formato da ben novantasei enti pubblici, tra cui figurano il MIUR , il Ministero dell’Istruzione , sessantanove atenei e venticinque istituzioni pubbliche nazionali; oggi, tale ente è certamente il maggior centro di calcolo in Italia, nonché uno dei principali a livello globale, e può contare su cinque sedi ( Milano , Roma , Bologna , Napoli e Chieti ) e oltre ottocento dipendenti, al servizio del sistema accademico e della ricerca nazionale.

Ma, andando ora a prendere in considerazione, nel dettaglio, la nascita e lo sviluppo del progetto, è bene porre in luce come questo sia stato lanciato nel 2018, e derivi dalla risultante di un investimento congiunto della Commissione UE (rectius: EuroHPC) e dell’ Italia (melius: del Ministero dell’Istruzione) di duecentoquaranta milioni di euro, mentre il Tecnopolo felsineo è stato scelto come hosting entity sulla base di un accordo intercorso tra il MIUR , CINECA , INFN , SISSA , con il “patrocinio” della Regione Emilia-Romagna e la “ data valley ”, ove è già concentrata oltre il 70% della potenza di calcolo nazionale .

Qualche mese fa, durante una conferenza stampa congiunta (ove erano presenti l’ex Ministro dell’Università Gaetano Manfredi , il direttore generale della DG Connect presso la Commissione UE Roberto Viola e il Direttore Generale di CINECA David Vannozzi ) sono state svelate alcune delle sue principali caratteristiche tecniche; il cuore pulsante di Leonardo sarà composto da ben 14000 processori accelerati GPU di Nvidia , tecnologia BullSequana XH2000 di Atos (per la connessione dei 1536 nodi CPU con processori Intel Xeon Sapphire ), occuperà una superficie di circa 1500 metri quadrati e avrà una RAM di oltre 3 PB , con un consumo di 9000 kW di energia elettrica .

Potrà inoltre contare sui dieci EXAFLOPS AI FP16 , ove con FP16 si vuol significare “Half-precision floating-point” a 16 bit, dunque, un numero binario occupante 16 bit.

Ciò fa sì che sia possibile eseguire un numero elevatissimo di calcoli , senza però una precisione ossessiva, che, in questo caso, rallenterebbe i processi di elaborazione con dati “spazzatura”, derivanti da un’eccessiva meticolosità, in questa circostanza, ultranea e dannosa.

Ancora, per comprendere le proprie performance, questo sarà in grado di eseguire 250 milioni di miliardi di operazioni al secondo (prestazioni HPL aggregate pari a 250 Pflop) e sarà dotato di una capacità di archiviazione di oltre 100 Petabyte ; ciò gli permetterà di essere circa dieci volte più prestazionale del Marconi-100 (di CINECA), che, attualmente, si pone alla nona posizione nella classifica mondiale dei sistemi di supercalcolo.

In conclusione, Leonardo, accanto agli altri due supercomputer sviluppati da Finlandia e Spagna, sarà parte integrante della rete europea di supercalcolo che proietterà (a breve termine) l’ UE quale uno dei principali leader del settore, con il primario obiettivo di migliorare e efficentare sempre di più alcuni ambiti dello scibile umano, sciogliendo nodi e incertezze che oggigiorno sembrano indistricabili e meramente utopici, in tempi quanto mai “istantanei”.

I principali benefici e applicazioni pratiche

Dopo aver meglio indagato e compreso le caratteristiche e le peculiarità eminentemente tecniche di queste portentose risorse (melius: di una di queste, Leonardo) al servizio del futuro, appare utile andare a meglio approfondire le ricadute pratiche che potranno esplicare, tentando di porre in evidenza quali (oggigiorno) possano essere i maggiori benefici (anche immediati) per la popolazione e per il comparto industriale e scientifico .

Anzitutto, i supercomputer stanno ricoprendo, ormai da qualche anno, un ruolo chiave nel settore medicale e in quello dei trattamenti sanitari e farmacologici , in quanto permettono di sintetizzare nuovi farmaci , predisporre terapie ad hoc, personalizzate e mirate, sulla base dei bisogni dei singoli pazienti, affetti (in ispecie) da: neoplasie , patologie genetiche rare , disturbi cardiovascolari ovvero neurodegenerativi , quali una nota demenza, l’Alzheimer.

E, come si può ben intuire, questi, nell’attuale situazione pandemica , sono del tutto impreteribili, poiché costituiscono una potente arma per la cura del Covid-19 e per la prevenzione della diffusione del virus, grazie alla possibilità di sperimentazione di nuove molecole farmacologiche , ma anche di comprendere la genesi, lo sviluppo e l’evoluzione di eventi epidemici e di malattie virali .

Non solo, il supercalcolo è di cruciale importanza anche nel settore della meteorologia , in quanto è in grado di elaborare previsioni alquanto precise e accurate, simulando anticipatamente gli effetti degli eventi atmosferici più temibili, quali tempeste e inondazioni , predicendo la loro intensità e portata .

Ciò permette di adottare misure preventive e precauzionali, potendo così mettere in sicurezza intere aree e territori, salvando molteplici vite umane, oltre a ridurre (quanto più possibile) i danni ai beni privati e alle dotazioni infrastrutturali pubbliche.

Di più, grazie alle operazioni svolte da questi supercalcolatori, è possibili gestire le conseguenze avverse derivanti da un fenomeno di stretta attualità, il cambiamento climatico , migliorando la conoscenza e la consapevolezza degli iter con cui si estrinsecano i processi geofisici , monitorando lo stato di evoluzione delle risorse terrestri , riducendo l’ impatto nocivo delle industrie sull’ ecosistema circostante (flora e fauna), incentivando, infine, il ricorso a sistemi di coltivazione sostenibile .

Tra le molteplici applicazioni pratiche dei supercomputer, rientra certamente a pieno titolo anche la protezione della sicurezza nazionale , in quanto, questi, sono impiegati per aumentare il livello di tutela contro gli attacchi informatici e prevenire la cyber criminalità , ponendo, in questo modo, al riparo le infrastrutture critiche degli Stati .

Altri campi del sapere in cui trovano pieno utilizzo sono (indubbiamente): la produzione industriale, in particolare l’ automotive , il settore aerospaziale e delle energie rinnovabili , permettendo il raggiungimento di un duplice obiettivo (apparentemente ossimorico), aumentare la produttività e il suo valore, e al contempo, ridurre l’ impatto sociale e ambientale dei processi produttivi , grazie alla loro ottimizzazione.

Alcuni esempi paradigmatici sono certamente identificabili nell’immissione in commercio di veicoli sempre meno inquinanti e performanti (“ green ”), oltre allo sviluppo di pannelli e dispositivi fotovoltaici , edifici gestiti mediante l’automatizzazione digitale ( smart building ) e turbine all’avanguardia per l’ottenimento di energia elettrica.

Insomma, appare proprio come non vi sia alcuna conoscenza e materia nota all’uomo che non sia (già) stata incisa dall’intervento facilitatore e benefico dei supercomputer.

Conclusioni

L’interesse e lo stato di sviluppo di queste incredibili infrastrutture digitali è sempre crescente, tant’è che ogni anno (dal 2019) viene organizzato un incontro, aperto a tutti i vari stakeholders (ma non solo, anche a chiunque abbia un qualsiasi interessamento, finanche non qualificato), l’ EuroHPC Summit Week ( EHPCSW ), ove illustri esponenti dei settori accademici e industriali (ingegneristici) dibattono, con l’intento di condividere quante più informazioni utili e cruciali possibili, al fine di rafforzare ancor di più questo strumento tecnologico, che come si è già compreso, rappresenta una delle chiavi per affrontare le imminenti sfide del futuro.

Quest’anno, la manifestazione è stata curata e gestita (seppur a distanza, a causa dell’emergenza pandemica in corso) dal Portogallo (più precisamente a Oporto ), dalla Fundação para a Ciência e a Tecnologia – Computação Cientifica Nacional , e si è svolta nei giorni dal 22 al 26 marzo .

Per concludere, si è certamente potuto trarre come i supercomputer siano uno dei mezzi digitali più importanti oggi, e negli anni a venire, in quanto la potenza di calcolo a disposizione di un Paese è vista un po’ come il proprio “ cervello ”, grazie a cui si può competere su molteplici fronti, in primis economico , sociale e scientifico ; l’ Unione Europea ricopre (ormai) una posizione di assoluta preminenza , essendo in grado di combattere (pressoché) in una situazione di “par conditio” con le due principali superpotenze mondiali, Cina e USA .

Sicuramente, in una prospettiva squisitamente italiana, può risultare sensazionale e sorprendente rilevare come due tra i primi dieci elaboratori più prestazionali del mondo trovino cittadinanza proprio sul nostro suolo; si tratta dell’ HPC5 di Eni (installato a Ferrera Erbognone, in Provincia di Pavia), al quinto posto della classifica TOP500 , e del già supra menzionato Marconi-1000 di CINECA (Casalecchio di Reno, in Provincia di Bologna), al nono posto della graduatoria.

È anche vero però, come per converso, il numero di supercomputer presenti sul territorio nazionale è ancora decisamente inferiore rispetto a quelli degli altri partner europei ( Francia , Germania , Olanda e altri), e costituendo le tecnologie computazionali il motore della trasformazione e dell’ espansione digitale (raccordano – a mo’ di trait d’union – il mondo dell’ informatica con quello delle telecomunicazioni ), sarà certamente necessario investire ancor più denaro e proseguire la strada già intrapresa, che va proprio in questa direzione.

Infine, per cogliere fino in fondo le (infinite) potenzialità di questi dispositivi digitali, basti pensare che un progetto scientifico ( neuroscientifico ), lo Human Brain Project , mira a realizzare entro il 2023 una simulazione del funzionamento completo dell’encefalo umano ; a tale ambizioso obiettivo partecipano 134 diversi soggetti , di 22 Paesi , tra cui l’ Italia (con la collaborazione di CINECA e altre 11 organizzazioni nazionali ).

Insomma, il sentiero per il presente, e a fortiori, per l’avvenire, appare già ineluttabilmente (nettamente) solcato .