Supercomputer: alla scoperta del re delle macchine

In Italia è in arrivo un nuovo supercomputer che aprirà la strada a nuove frontiere di studi e calcoli. Proviamo a capire di cosa si tratta.

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Un nuovo supercomputer arriverà in Italia. Il re di tutti i computer, capace di operazioni incredibili e ultra complesse è pronto ad arrivare a Bologna grazie ad un progetto europeo che darà lustro al nostro paese e che garantirà a tutto il Vecchio Continente una posizione di primo piano nei confronti di colossi informatici come Cina e Stati Uniti.
Il grande elaboratore, che sarà inserito in una più ampia rete di fratelli sparsi in altri stati, darà la possibilità di eseguire azioni complesse in settori importanti come quelli della ricerca, della difesa, della medicina e del clima, tutti campi fondamentali nello sviluppo del mondo del futuro.

Europa all'attacco

Bologna è stata scelta dall'UE per ospitare il supercomputer nell'ambito del progetto Euro High Performance Computing, studiato per la diffusione di queste grandi macchine in tutta Europa con l'obiettivo di garantire a tutto il continente una posizione dominante in quelli che saranno i settori strategicamente più importanti del futuro. Grazie alla sua elevata potenza di calcolo, che arriva a miliardi di operazioni compiute al secondo, si potranno studiare fenomeni importanti per l'umanità del futuro, come i cambiamenti climatici, con la creazione di modelli meteorologici accurati e precisi, e ampliare campi di ricerca oggi ancora embrionali, come quelli dell'intelligenza artificiale.

A completare la grande rete europea ci saranno in tutto altri sette supercomputer che verranno installati in Bulgaria, Repubblica Ceca, Lussemburgo, Portogallo, Slovenia, Spagna e Finlandia. Tre di questi computer, i più importanti saranno in grado di eseguire 150 milioni di miliardi di calcoli al secondo; gli altri, invece, arriveranno "solo" a 4 miliardi di milioni e saranno tutti installati entro il 2020. La scelta dell'Italia è arrivata dopo la valutazione della candidatura da parte della Commissione Europea e l'intero progetto avrà un costo di oltre 840 milioni di euro.

Tutti insieme!

Da decenni si sente parlare con costanza di supercomputer e da decenni è ancora piuttosto nebuloso il loro modo di funzionare e la loro reale utilità. Per capire di cosa si parla occorre stabilire subito un confronto con i normali elaboratori presenti nelle nostre case. I supercomputer, all'atto pratico, non sono altro che una serie di numerosi computer "normali" capaci di lavorare in simultanea, elaborando calcoli ed eseguendo operazioni congiunte tutte nello stesso momento.
Più sono i processori installati e più grande sarà considerata la potenza di calcolo: per questo un supercomputer si sviluppa fisicamente in uno spazio molto ampio, composto da lunghissime file di armadi-contenitori in cui si trovano i veri e propri computer in tutta la loro nuda bellezza, con tanto di processore, scheda madre, ram, unità disco e alimentatore stipati in un unico alloggiamento. Ogni computer è collegato a tutti gli altri: più sono i computer e più diventano alte le possibilità di calcolo simultaneo e di svolgimento di operazioni enormi e complesse.

Il più potente di tutti

Il computer più potente al mondo, l'IBM Summit, ha una capacità di calcolo di 122,3 Peta FLOPS - l'unità di misura utilizzata per capire la forza di questi colossi - un numero non proprio comprensibile ma che può facilmente essere spiegato in termini di dimensioni. Per costruirlo è stato necessario un investimento di 200 milioni di dollari, uno spazio di 520 metri quadrati occupato da 4608 computer dal peso totale di 340 tonnellate e collegati insieme da oltre trecento chilometri di cavi in fibra ottica. Tutti questi computer riescono a lavorare all'unisono, in un modo del tutto diverso da quello cui siamo abituati con le macchine di tutti i giorni.

Grandi consumi

I calcoli ripetitivi si adattano piuttosto facilmente a studi scientifici complessi riguardanti processi fisici, astronomici e chimici, ma l'uso per cui queste macchine sono ad oggi maggiormente utilizzate è quello meteorologico. I supercomputer più importanti al mondo vengono utilizzati per studiare modelli climatici via via sempre più grandi e complessi capaci ad esempio di capire, con un buona dose di accuratezza, che tempo farà in futuro e quali saranno, su una scala più grande, i cambiamenti climatici.
Ancora siamo ben lontani da computer capaci di creare modelli accurati al 100% ma l'attuale mondo tecnologico permetterebbe, potenzialmente, di raggiungere tale risultato, ottenibile affiancando un numero piuttosto cospicuo di supercomputer. A frenare il tutto ci sono vari fattori, dalle dimensioni sempre maggiori di queste macchine ai consumi, passando per la dissipazione del calore.

Grandi potenzialità

Oltre alle già citate previsioni meteo su larga scala e creazione di modelli di mutamenti climatici sempre più accurati i supercomputer più moderni vengono utilizzati per la creazione di vere e proprie simulazioni di avvenimenti reali, molto utili nello studio dei fenomeni spaziali. Il supercomputer del telescopio Hubble, ad esempio, consente di fotografare oggetti lontanissimi creando vere e proprie mappe dello spazio, costruite proprio tramite la comparazione dei dati rilevati dall'osservazione con quelli teorizzati dagli studiosi. Così, ad esempio, si sta provando a capire in che modo ha avuto realmente origine il nostro universo. Altro campo piuttosto all'avanguardia per i supercomputer è quello dei test nucleari. Oggi alcuni elaboratori in territorio statunitense sono in grado di eseguire importanti test capaci di simulare con assoluta accuratezza le conseguenze di un'esplosione nucleare.
La rete di tre supercoputer tra la California e il New Mexico permette di ricreare gli effetti di un'esplosione atomica e lo sviluppo dell'ordigno stesso: l'obiettivo che si sono posti gli studiosi è quello di riuscire in futuro ad evitare qualsiasi tipo di test reale per un ordigno, delegando tutto al supercomputer di turno.

Sempre più in alto

Il futuro di questi supercomputer appare ad oggi senza limite alcuno. Basta solo unire quante più macchine possibili per innescare calcoli sempre più complessi e accurati, perfetti per qualsiasi uso e per qualsiasi ricerca. Il reale problema rimane quello del consumo dell'energia e del surriscaldamento di queste macchine durante le loro sessioni di lavoro.
Per questo sarà fondamentale lo sviluppo tecnologico nella produzione di nuovi processori che, man mano che si andrà avanti, saranno capaci di consumare molta meno energia a parità di potenza e sviluppare molta più potenza mantenendo ridotti calore e consumi.

Sarà solo questione di tempo e, come sempre accaduto, queste macchine riusciranno a diventare sempre più performanti e potenti, capaci di posizionare ancora più in alto l'asticella del progresso e di regalare agli scienziati e agli studiosi di tutto il mondo metodi sempre più accurati per migliorare i loro studi e per spiegare fenomeni ad oggi inspiegabili. Saremo noi stessi, con la tecnologia, a capire meglio il pianeta e a renderlo sempre più aperto e comprensibile, in qualche modo migliore e meno inspiegabile di quanto non appaia oggi.