Che si tratti di studiare la crescita delle cellule o i cambiamenti climatici, le simulazioni sui computer sono ormai una parte fondamentale della ricerca scientifica: consentono di contenere i costi e i tempi delle ricerche, di limitare il numero degli esperimenti rischiosi e di affrontare problemi sempre più complessi, che la ricerca sperimentale non riesce a risolvere.

Più potenti sono i supercalcolatori, più efficienti sono gli algoritmi utilizzati, e più le simulazioni riescono ad avvicinarsi alla realtà. Oggi il Cineca mette a disposizione degli scienziati un supercalcolatore con caratteristiche di eccellenza, che consentirà di affrontare fenomeni geofisici su larga scala, come i terremoti o le eruzioni vulcaniche; di analizzare in diverse condizioni chimiche e fisiche i materiali superconduttori, cruciali per il risparmio energetico; di studiare le proprietà dei plasmi, grazie ai quali sarà possibile ottenere dispositivi utili per la costruzione di nuove centrali per la produzione di energia elettrica.

La lista dei “top500” supercomputer più potenti al mondo è stata annunciata qualche giorno fa ad Amburgo nel corso della “International Supercomputing Conference”. L’Italia ha scalato la classifica grazie al nuovo sistema di supercalcolo del Cineca, un IBM P575 Power 6 (al CINECA, il suo codice è “SP6”): 100 Teraflops (100 x 10^12 operazioni/sec) di potenza di picco, 5376 processori, 20 Terabyte di memoria ram, 1,5 Petabyte di memoria di massa. Si tratta di un sistema di applicabilità generale, quindi in grado di rispondere da subito alle crescenti esigenze di una vasta comunità di scienziati computazionali, afferenti a diverse discipline: fisica, astrofisica, scienza dei materiali, fluidodinamica, chimica.

Prospettive per il futuro: verso il Petaflops
Nel medio periodo, la scelta di questo supercalcolatore, rappresenta una scelta di continuità per il mondo della ricerca, ed è funzionale a sostenere quella che già oggi si annuncia come una svolta epocale nelle scienze computazionali: il sistema infatti verrà subito affiancato da un supercomputer IBM Blue Gene P, di potenza di circa 15 Teraflops. “Si tratta di un ambiente di calcolo di concezione molto diversa rispetto al passato”, ha affermato Sanzio Bassini, direttore del dipartimento Sistemi e Tecnologie del Cineca. “Lo scopo di questo affiancamento, e la sfida che il CINECA si accinge a cogliere assieme ai ricercatori, è di avviare la sperimentazione e la migrazione del modello di programmazione verso i sistemi ad elevatissimo parallelismo, in vista della successiva installazione nel 2012 di un sistema di classe Petaflops: un IBM Blue Gene Q, con oltre 130mila processori, e una potenza picco di milioni di miliardi di operazionial secondo”.

I sistemi della classe Blue Gene rappresentano un salto innovativo nelle metodologie computazionali sia per gli aspetti tecnologici (sono infatti in grado di mettere a disposizione infrastrutture di supercalcolo in grado di scalare a decine di Petaflops di potenza di calcolo, pur a consumi elettrici sostenibili e di moderato impatto ambientale) sia per gli aspetti di utilizzo, che richiedono un’evoluzione sostanziale dello sviluppo degli algoritmi e dei metodi di programmazione per un utilizzo ottimale delle risorse hardware.

“Questo passaggio innovativo risulta indispensabile per rispondere in modo molto più efficace alle esigenze di una vasta tipologia di ricerche scientifiche estreme”dichiara Marco Lanzarini, direttore del CINECA “è l’unica strada percorribile per affrontare le sfide dello sviluppo socioeconomico di un paese avanzato, nel campo dei cambiamenti climatici, dell’energia, dei nuovi materiali, delle nanoscienze, delle scienze della vita, della salvaguardia dell’ambiente.  Oggi, come quarant’anni fa, quando il CINECA fu fondato, siamo pronti a sostenere la comunità scientifica in questo entusiasmante percorso.”

Competere nel contesto internazionale: un grande impegno, che apre concrete opportunità
L’opportunità di dare nuovo impulso allo sviluppo del sistema di calcolo italiano ha una valenza di respiro internazionale. Infatti, solo un’azione di livello Europeo potrà sostenere in futuro l’esigenza del mondo della ricerca di disporre di sistemi di potenza sempre maggiore, che consentano non solo di comprendere i fenomeni fisici in grado, per esempio, di ottenere energia “pulita” dalla fusione nucleare, o di simulare la funzionalità di un organo umano, ma anche di risolvere concretamente i problemi quali la realizzazione di centrali nucleari di nuova generazione, oppure la cura mirata delle malattie, per migliorare la qualità della vita.

A tale scopo, la Commissione Europea ha finanziato un progetto di studio, PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe), per costituire una entità legale a livello Europeo che coordini le azioni in merito e permetta all’Europa di competere a livello continentale. Su incarico del Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca, il CINECA partecipa a PRACE in qualità di rappresentante per l’Italia, assieme a Germania, Francia, Spagna, Uk e Olanda che sono i partner principali di questa iniziativa. L’obbiettivo è  creare una rete di supercomputer diffusa in tutta Europa, al cui vertice si pone di volta in volta il sistema di calcolo più potente reso disponibile da questi paesi, che consenta ai migliori scienziati e ingegneri europei di accedere alla maggiore potenza di calcolo disponibile e per rispondere alle sfide scientifiche più avanzate, che i singoli centri di supercalcolo nazionali non sarebbero in grado di eguagliare, persistentemente, in autonomia. I criteri di accesso a tale infrastruttura Europea saranno improntati sulla qualità scientifica ed alla rilevanza dei singoli progetti di ricerca, a prescindere dalla nazionalità dei singoli ricercatori.

“L’impegno del Cineca è imponente, e la sfida sarà impegnativa anche per gli scienziati, ma non ci sono alternative - conclude il Presidente del CINECA, il prof. Mario Rinaldi, - in futuro, il progresso nella conoscenza si potrà fare solo con l’aiuto delle simulazioni su potentissime reti di supercomputer diffusi in tutta Europa”. Il sistema di supercalcolo di recente installazione, che verrà prossimamente inaugurato dal Ministro Maria Stella Gelmini, entrerà in produzione piena già nel corso delle prossime settimane.