Leonardo e i supercomputer: nuovi strumenti per affrontare le grandi sfide della contemporaneità

A pochi chilometri dalla nostra sede bolognese, in un vecchio impianto industriale conosciuto in città, l’ex Manifattura Tabacchi, sta prendendo forma una realtà destinata a diventare il centro dei sistemi di supercalcolo non solo per l’Emilia Romagna e l’Italia, ma per tutta l’Europa: il Big Data Technopole che ospiterà, nei vari lotti a disposizione, attività di ricerca, biobanche, centri direzionali scientifici e molto altro.
Cuore della struttura saranno i due supercomputer che qui troveranno casa: le macchine HPC (High Performance Computing) del data center dell’ECMWF (Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine) e Leonardo, supercomputer gestito da Cineca, consorzio interuniversitario che oggi rappresenta il maggiore centro di calcolo in Italia e uno dei più importanti a livello mondiale, e che funge da capofila per questo progetto.

Cineca, che opera sotto il controllo del Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, è un punto di riferimento in Italia per l’innovazione tecnologica e il supercalcolo, lavorando al fianco della comunità scientifica, ma anche delle imprese, della pubblica amministrazione e della sanità. Il progetto Leonardo è destinato a proiettare l’Italia verso il calcolo per la ricerca e l’innovazione tecnologica di classe Exascale.
Il tutto è iniziato con un bando dell’European High Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC), un’entità voluta dalla Commissione Europea per promuovere lo sviluppo di una rete pan-europea di supercomputer in grado di competere a livello continentale. Sono così stati selezionati otto centri di ricerca a livello europeo destinati a ospitare cinque computer di classe Petascale e tre computer pre-Exascale: Sofia (Bulgaria), Ostrava (Repubblica Ceca), Kajaani (Finlandia), Bissen (Lussemburgo), Minho (Portogallo), Maribor (Slovenia), Barcellona (Spagna), oltre ovviamente a Bologna. I supercomputer saranno tra loro interconnessi tramite la rete europea GÉANT, permettendone così l’accesso anche da parte delle università e degli istituti di ricerca nazionali. In questo modo, i supercomputer rappresenteranno un vantaggio per tutto il sistema Paese, perché saranno resi accessibili ai ricercatori, all’industria e alle imprese europee, con l’intento di poter sviluppare nuove applicazioni in settori sempre più importanti, come l’intelligenza artificiale, la medicina personalizzata, la progettazione di farmaci e materiali, la bioingegneria, le previsioni meteorologiche e la lotta ai cambiamenti climatici.

I Paesi che hanno vinto le gare d’appalto del bando EuroHPC, infatti, potranno sfruttare metà della potenza di calcolo dei supercomputer: questa parte resterà allocata al Paese ospitante, che potrà beneficiarne in diversi modi, mentre la restante metà verrà utilizzata dai Paesi partecipanti alla Joint Undertaking di EuroHPC. L’interesse per i supercomputer, infatti, negli anni è cresciuto e si è espanso dal mondo scientifico e della ricerca al mondo industriale: i campi di applicazione a livello nazionale e internazionale potranno quindi essere numerosi. Va sottolineato come storicamente Cineca abbia sempre messo a disposizione di enti e privati la potenza di calcolo dei propri computer, concependoli come infrastructure as a service, e questo sarà vero anche nel caso di Leonardo. Proprio questo aspetto differenzierà Leonardo dagli altri supercomputer già oggi presenti nel nostro Paese, che sono però prevalentemente di proprietà di grandi aziende private, sebbene consorzi come Cineca siano in ogni caso spesso coinvolti nella loro progettazione e manutenzione.

Ne è un esempio il progetto Exscalate4CoV condotto lo scorso novembre. La simulazione di supercalcolo più complessa mai realizzata al mondo ha visto il coinvolgimento di Dompé, una tra le principali aziende biofarmaceutiche italiane, e della sua biblioteca molecolare Exscalate, dei supercomputer HPC5 di Eni e Marconi100 di Cineca, del software di screening virtuale realizzato dal Politecnico di Milano e da Cineca e degli analytics di SAS: una collaborazione volta a simulare il comportamento del virus del Covid-19 per individuare le migliorie modalità terapeutiche applicabili. Le simulazioni effettuate hanno consentito di avviare un trial clinico su una specifica molecola: un esempio concreto di urgent computing, condizione che consente l’accesso ai più potenti supercomputer disponibili per supportare la ricerca quando, in condizioni di emergenza, non è possibile contare sulle sole risorse della ricerca tradizionale.
Un altro studio molto noto condotto in ambito scientifico grazie all’utilizzo dei supercomputer è lo Human Brain Project, tramite cui viene realizzata una simulazione del funzionamento completo del cervello umano.
Il campo di applicazione dei supercomputer oggi però non si limita alla ricerca scientifica: anche a livello industriale, i supercomputer rivestono un ruolo sempre più importante, consentendo di svolgere simulazioni con tempi e sforzi ridotti rispetto ai metodi tradizionali che prevedono la costruzione di numerosi prototipi.
Spesso vengono poi fatti dei bandi per open-call per progetti, consentendo a privati e piccole imprese di presentare le loro idee e provare ad accedere ad alcune ore di calcolo sui supercomputer: non si tratta più, quindi, di un ambito a cui hanno accesso solamente grandi imprese e ricercatori.

In generale, il progetto del Big Data Technopole bolognese ha alimentato e continuerà ad alimentare nei prossimi anni il mercato del lavoro, dagli addetti alla costruzione del polo a tutti coloro che un domani vi lavoreranno. Complessivamente, il tecnopolo ha richiesto investimenti pari a circa 900 milioni di euro e andrà a creare, secondo le stime, circa 4.000 posti di lavoro. Il solo progetto Leonardo, invece, ha un costo stimato di circa 240 milioni di euro, stanziati per circa la metà del valore dalla Commissione Europea e per la restante metà dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca italiano. Investimenti di grande rilevanza, destinati ad avere un impatto sull’economia locale e nazionale.

La consulenza in quest’ambito diventerà di conseguenza sempre più importante, per permettere di conoscere le soluzioni HPC e approcciarle in maniera corretta. Il supercalcolo è destinato a diventare sempre più impattante per le attività industriali, ad esempio per le applicazioni nell’ambito dell’intelligenza artificiale.
Oggi il supercalcolo e le macchine HPC rappresentano un ambito di interesse a cui anche Idem-tech rivolge la sua attenzione: un settore destinato a diventare sempre più rilevante in futuro, specie in un’area geografica come la nostra che si prepara ad ospitare uno dei cinque supercomputer più potenti al mondo e dove già oggi si concentra il 70% della capacità di calcolo a livello nazionale.