Il futuro adesso

A tu per tu con Leonardo, il supercomputer del Tecnopolo di Bologna

Il mondo della formazione è per sua natura curioso, aperto a nuove conoscenze, alla ricerca di nuovi orizzonti da esplorare, costantemente desideroso di apprendere per spingere a migliorare.
In quest’ottica, il 23 novembre scorso la delegazione AIF dell’Emilia Romagna è stata invitata a un incontro senza precedenti.
In un periodo storico in cui l’intelligenza artificiale segna una nuova frontiera del progresso umano, la Regione Emilia-Romagna si pone come territorio all’avanguardia, in grado di distinguersi nel mercato internazionale, investendo nei settori dell’innovazione digitale e del supercalcolo, fregiandosi del titolo di Data Valley.
L’installazione del supercomputer Leonardo è del 2022. Al momento della sua inaugurazione, Leonardo spiccava tra i primi quattro supercomputer più potenti al mondo, facendo entrare l’Italia in competizione con i colossi degli Stati Uniti e della Cina.
Leonardo, assemblato da Atos ^[1]Atos è leader globale nella trasformazione digitale, curato e gestito da Cineca ^[2]Il CINECA è un consorzio interuniversitario italiano senza scopo di lucro, cui aderiscono 69 università italiane, 2 Ministeri, 27 Istituzioni pubbliche Nazionali, sotto la guida di EuroHPC, è stato realizzato grazie agli investimenti (240 milioni di euro circa) della Regione Emilia-Romagna, del Governo Italiano e della Commissione Europea. E’ ospitato nel Tecnopolo di Bologna, frutto del recupero dell’ex Manifattura Tabacchi, nella periferia nord della città ed è vicino di casa del Data Center di ECMWF, il Centro europeo per le previsioni meteorologiche a medio termine.
La struttura è ancora in fase di ultimazione e Cineca ha eccezionalmente ricevuto il gruppo della delegazione AIF Emilia-Romagna, offrendo la preziosa opportunità di una visita in esclusiva, alla quale ho avuto il piacere di prendere parte.
Accolti da personale altamente qualificato, che si è prestato come guida d’eccezione, siamo stati introdotti al mondo della digitalizzazione, ai settori di suo maggiore impiego, alle nuove frontiere e sfide per il futuro, con uno sguardo anche al “qui e ora”.
Abbiamo scoperto che i computer come Leonardo sono in grado di gestire enormi flussi di dati, eseguendo milioni di operazioni al secondo, grazie alla modalità del calcolo parallelo, che utilizza cinquemila processori contemporaneamente e riduce in modo impressionante i tempi di elaborazione.
Ma quale può essere l’impiego pratico di un computer così potente?
In ambito europeo, il centro di supercalcolo di Barcellona ospita un altro dei supercomputer più potenti d’Europa, ed ha sviluppato un gemello digitale dello stadio ‘Camp Nou’, permettendo l’analisi e la previsione dei flussi di tifosi, all’interno e all’esterno. Le elaborazioni dei dati consentono di ottimizzare i flussi stessi e migliorare l’esperienza complessiva, promuovendo, ad esempio, un miglior utilizzo delle aree commerciali.
Il calcolo previsionale è utile anche per quanto riguarda la sicurezza, dal momento che rende possibile prevedere il comportamento dei tifosi in situazioni critiche e, quindi, di gestire al meglio eventuali emergenze.
Durante la pandemia è stato fondamentale per regolare gli accessi delle persone, adottando le misure di sicurezza più opportune.
Altro esempio degno di nota è il funzionamento della Sphere di Las Vegas, inaugurata di recente.
Si tratta di un’imponente struttura semisferica, di quasi 160 metri di diametro e 110 metri di altezza, ricoperta da 1,2 milioni di LED, con funzione di schermo, che, per proiettare video, immagini ed effetti ottici modificabili in tempo reale, senza interruzioni, richiede elaboratissimi algoritmi ed equazioni matematiche, uniti all’intelligenza artificiale per ottimizzarne i sistemi di illuminazione ed analizzarne i dati.
Ma veniamo a Leonardo: un’opera complessa, che va oltre il visibile.
Di sicuro impatto è la sua forma esteriore, che si distingue per l’architettura modulare, composta da otto file di rack (o armadi), ciascuna corrispondente a una lettera del suo nome e che occupano un’area notevole.
I moduli sono allineati parallelamente, tutti connessi tra loro da oltre 14 chilometri di cavi in fibra ottica, che permettono una comunicazione rapida e efficiente tra le diverse parti del supercomputer, all’interno delle quali sono contenuti i cinquemila nodi di calcolo.
I rack sono suddivisi in tre gruppi:

1. calcolo tradizionale: i nodi di calcolo sono ottimizzati per svolgere operazioni matematiche ad alta velocità, permettendo al supercomputer di processare enormi quantità di dati in tempi brevi, utili per una vasta gamma di applicazioni scientifiche e ingegneristiche (modellazione del clima, simulazione di reazioni chimiche, analisi di dati astronomici);
2. calcolo basato su intelligenza artificiale: possibile grazie ad un hardware specializzato, come le unità di elaborazione grafica (GPU), particolarmente adatte per i calcoli necessari ad addestrare reti neurali artificiali, eseguire analisi predittive e svolgere altre attività che richiedono l’IA;
3. memorizzazione dei dati: questo rack contiene dispositivi di archiviazione ad alta capacità, per immagazzinare grandissime quantità di dati, resi poi facilmente accessibili per l’elaborazione e l’analisi; in questo modo si consente al supercomputer di lavorare su set di dati di grandi dimensioni, senza incorrere in “colli di bottiglia” prestazionali.

Ogni rack è raffreddato con un sofisticato sistema di dissipazione a liquido.
Il supercomputer alloggia infatti in un ambiente a temperatura e accesso controllato, per prevenire il surriscaldamento dei suoi delicati componenti e la circolazione di polveri che potrebbero danneggiarlo; motivo per il quale non sono consentite visite da parte di non addetti ai lavori – se non eccezionalmente – nel nostro caso.
La potenza frigorifera necessaria per la climatizzazione rappresenta un altro fattore vitale della struttura, benché meno percepibile.
L’impianto di refrigerazione è costituito da quattro centrali, che alimentano due circuiti operanti con due temperature differenti.
In particolare, il sistema di raffreddamento è composto da un primo circuito di tubi coibentati posizionati sotto il pavimento, che si estende per circa 10 km.
Attraverso questi tubi l’acqua refrigerata a 19 gradi viene trasportata dai chiller (refrigeratori) alla sala macchine, garantendo una temperatura costante. All’interno della sala, enormi ventilatori a loro volta riducono la temperatura dell’acqua dei circuiti di raffreddamento dei rack, di dieci gradi.
Nonostante tutto questo sforzo energetico, , la parola d’ordine è sostenibilità: il supercomputer e il Data Center sono alimentati da corrente elettrica proveniente al cento per cento da fonti rinnovabili.
L’intera struttura può comunque continuare a funzionare anche in caso di blackout, grazie a un sistema autonomo di approvvigionamento energetico a diesel, ubicato in un apposito edificio, sempre all’interno del Tecnopolo.
L’Italia, come paese ospitante di Leonardo, ha diritto ad un cinquanta per cento di utilizzo della sua potenza di calcolo, destinato alle università, alla ricerca e allo sviluppo.
A breve uno degli ambienti dedicati a Leonardo ospiterà un aggiornamento del suo sistema di calcolo, con l’aggiunta di altri due moduli.
Il più importante è senza dubbio quello in cui vi sarà alloggiato il primo Quantum PC (computer quantistico) in Italia, che andrà ad aumentar e l’attuale – già notevole – capacità di elaborazione, configurando così Leonardo in un approccio ibrido più efficiente.
Abbiamo così scoperto che un Quantum PC rappresenta una rivoluzione nel mondo della elaborazione dei dati, basata sulla meccanica quantistica.
Sostanzialmente, invece di usare bit come i computer tradizionali, usa qubit, unità di informazione che permettono di processare grandi quantità di dati contemporaneamente, risolvendo in pochi minuti problemi molto complessi, per i quali agli attuali supercomputer servirebbero centinaia o addirittura migliaia di anni.
Come studente credo sia una grandissima risorsa, che la mia generazione avrà modo di sfruttare per partecipare attivamente e da protagonista al progresso scientifico.
Guardando a Leonardo e alle prospettive offerte dal Quantum PC, infatti, mi rendo conto di come si stia aprendo un mondo di possibilità.
C’è un senso tangibile di anticipazione per l’innovazione, che possiamo contribuire a plasmare: questa non è solo una storia di tecnologia, ma una chiamata all’azione. Siamo sulla soglia di un futuro che possiamo definire e influenzare.
“Incontrare” Leonardo significa fare un viaggio che unisce storia, scienza, e cultura; un viaggio che rinnova al mondo della formazione la consueta sfida: accogliere i cambiamenti, sperimentare il nuovo.
Grazie alla delegazione AIF dell’Emilia-Romagna, per aver reso possibile questa esperienza, offrendo una preziosa opportunità di arricchire di nuove prospettive il nostro bagaglio culturale.

Tommaso Morisi

Studente di quinta Liceo Scientifico E. Fermi, Bologna

E-mail: tommaso.morisi@gmail.com