Leonardo

Al Tecnopolo già cento persone lavorano a Leonardo, il quarto calcolatore più potente al mondo, ma non è il solo in città: Centro meteo e Cineca usano da tempo potenti macchine di calcolo e la Regione ne ha commissionata un’altra per l’amministrazione locale. «Sotto le Torri l’80% della capacità di supercalcolo italiana e il 20% di quella europea»

 

Riprodurre un gemello digitale della Terra è il sogno del momento al Tecnopolo di Bologna: riuscirci «sarebbe davvero un sogno, perché ovviamente la Terra è complicatissima da descrivere con gli oceani, i venti, le diverse correnti, le temperature che variano», racconta Daniela Galetti, l’ingegnera elettronica responsabile dei sistemi High Performance Computing (Hpc) al Cineca, il consorzio interuniversitario italiano che ha sede a Bologna. Il progetto, voluto dalla Commissione europea ed elaborato in collaborazione con il Centro europeo per le previsioni meteo a medio termine, si chiama Destination Earth: «Dal momento che siamo tutti abbastanza timidi nell’applicare soluzioni concrete per il cambiamento climatico – riflette Galetti – è utile saper prevedere con precisione cosa accadrà domani o domani l’altro». Avere una riproduzione digitale della Terra, infatti, aiuterebbe gli scienziati a comprendere i cambiamenti climatici di qualsiasi tipo, dall’aumento delle temperature all’inversione delle correnti marine. «Ci aiuterebbe molto a capire quanto danno abbiamo fatto al nostro pianeta e quanto ancora ne possiamo fare. È stato chiamato “Destinazione Terra” come a dire che è inutile che pensiamo ad andare su Marte: concentriamoci a restare qua». Uno dei calcolatori che permetteranno un’impresa di queste proporzioni è Leonardo, il supercomputer pre-exascale inaugurato al Tecnopolo a novembre 2022 e gestito proprio dalla squadra guidata da Daniela Galetti.
Per spiegare cosa sia propriamente Leonardo, che deve il suo nome al genio fiorentino, è necessario un nuovo vocabolario: la lingua comune – quella che si impara a scuola, o che usiamo ogni giorno – ha un orizzonte troppo ristretto. Quando si tratta di “grandi dati”, ogni termine denota infatti concetti nuovi, quantità gigantesche, a fatica concepibili da chi non li maneggia per lavoro. Sarebbe però limitante dire che un supercomputer è solo una macchina con capacità di calcolo superiore ai normali calcolatori. Leonardo, infatti, si compone di più di cinquemila server che lavorano in parallelo e una capacità di calcolo di 250 petaflops. In informatica, “flops” è un’unità di misura che esprime il numero di operazioni in virgola mobile che una macchina è capace di svolgere al secondo, mentre “peta” ne indica la grandezza, che è dell’ordine dei milioni di miliardi. Grazie a questa velocità di calcolo parallelo – cioè di distribuire e svolgere le stesse operazioni contemporaneamente su più dati – Leonardo è ottimizzato per aiutare la ricerca scientifica nell’ambito dell’astrofisica, della bioingegneria, delle previsioni meteo e della chimica, ma anche dell’intelligenza artificiale, della medicina e molto altro: «Tutto ciò che si può esprimere con un’equazione matematica – spiega Daniela Galetti – glielo si può dare in pasto, e lui lo simulerà con una velocità e una precisione superiori alla maggior parte dei supercomputer esistenti». Esistono attualmente solo cinque computer di fascia pre-exascale o superiore, ovvero calcolatori con capacità esecutive maggiori di 150 petaflops: Leonardo è il quarto più potente al mondo attualmente in funzione.
«La particolarità di Leonardo è la sua unità di elaborazione grafica, progettata e prodotta appositamente per lui», spiega ancora Daniela Galetti. «L’hanno chiamata Da Vinci, con molta coerenza e poca fantasia», aggiunge ridendo. Le unità di elaborazione grafica, in realtà, sono presenti anche nei personal computer e sono caratterizzate da un’elevata capacità di calcolo parallelo. Nei pc che usiamo ogni giorno questa caratteristica è impiegata per migliorarne le prestazioni grafiche (soprattutto nell’ambito dei videogiochi), mentre nel caso di Leonardo è funzionale ad accelerare al massimo il calcolo parallelo, realizzato anche tramite le tradizionali unità di elaborazione, o Gpu. Anche gli impianti per garantire il funzionamento di Leonardo sono stati pensati su misura per lui, in particolare quello di raffreddamento: per evitare che i server si surriscaldino non vengono usati sistemi di aria condizionata – che consumano molta energia – bensì dry cooler, impianti a ventola che abbassano la temperatura dell’acqua che passa a circuito chiuso all’interno dei server per raffreddarli. Leonardo è sostenibile, quindi? «Per la sua enormità, sì».
Tutto il dipartimento di supercalcolo è gestito attualmente da circa cento persone, ma «sicuramente, se non raddoppieremo, dovremo aumentare almeno del cinquanta per cento – riflette Daniela Galetti. Il centro deve gestire l’hardware, le applicazioni e gli utenti, ma anche fornire supporto alle persone che lo utilizzano: avendo livelli di sicurezza in più rispetto agli altri supercomputer, l’uso di Leonardo è più complicato». Proprio per questo, garantire il funzionamento di un calcolatore richiede non solo ingegneri, ma anche informatici, elettricisti, esperti di fluidodinamica, chimica, fisica – nonché personale deputato alla pulizia, alla sicurezza, alla comunicazione: «C’è insomma bisogno di qualunque competenza o profilo tecnico-professionale possa venire in mente», riassume l’ingegnera. Il supercomputer bolognese, per di più, si inserisce nel più ampio progetto del Tecnopolo, che aggregherà diversi centri di studio e di ricerca attirando non solo «il rientro di cervelli di una certa caratura», ma formando anche nuove generazioni nell’ambito della scienza dei big data. Questa prospettiva è particolarmente significativa tenendo conto del fatto che Leonardo non è l’unico supercalcolatore a Bologna: il Centro europeo per le previsioni meteo a medio termine (Ecmwf), per esempio, ha qui il proprio centro dati, mentre Cineca può vantare anche i supercomputer Galileo100, Marconi e Marconi100; nel 2020, per giunta, Marconi100 è stato fondamentale per aiutare la ricerca farmaceutica contro il Coronavirus.
L’ambito di applicazione delle macchine di calcolo ad alte prestazioni, infine, non si limita a quello scientifico. Cineca sta infatti lavorando ad un aggiornamento di Leonardo – chiamato attualmente Lisa, in omaggio a Mona Lisa – mirato ad aumentare ulteriormente la potenza di calcolo e più adatto alle esigenze di ambiti come quello del design industriale, mentre la regione Emilia-Romagna ha annunciato a febbraio 2023 la commissione di un nuovo supercomputer chiamato MarghERita. Il calcolatore sarà a disposizione di tutte le amministrazioni pubbliche della regione, concentrandosi soprattutto sugli ambiti della gestione del rischio ambientale, della sorveglianza epidemiologica, della prevenzione degli incidenti stradali e della riduzione dell’inquinamento. «La regione in questi anni ha scelto di investire sulla formazione di competenze innovative, sulla ricerca e sull’innovazione come motore per la crescita del territorio», hanno detto gli assessori regionali Vincenzo Colla e Paola Salomoni in occasione dell’Esposizione universale a Dubai, in cui erano stati protagonisti anche il Tecnopolo e l’Emilia-Romagna Data Valley. «Questa visione dello sviluppo regionale, unita alla capacità del sistema dell’innovazione e della produzione di fare squadra, presto concentrerà al Tecnopolo di Bologna l’ottanta per cento della capacità di supercalcolo nazionale e oltre il venti per cento di quella europea, tale da mettere l’Europa al pari dei colossi Usa e Cina».

 

Nell'immagine: il supercomputer Leonardo. Foto di Giacomo Maestri concessa da Cineca

 

Questo articolo è già stato pubblicato sul numero 6 del Quindici il 28 Aprile 2023