Leonardo. Questo è il nome del supercomputer, il quarto più potente al mondo, inaugurato in questi giorni a Bologna. Ma cosa sono i supercomputer e chi sta vincendo la competizione geopolitica in questo campo?
Dalla Luna alle nuove frontiere
Il computer di guida dell'Apollo 11 era in grado di compiere circa 12 mila operazioni in virgola mobile (l'analogo binario della notazione scientifica in base 10) al secondo per calcolare la rotta verso la Luna e atterrare sulla sua superficie. Era quindi dotato di 12mila FLOPS, acronimo di Floating Point Operations Per Second, l’unità di misura delle prestazioni di una CPU. Ventotto anni dopo, nel 1997, Deep Blue, il computer programmato con la consulenza dei maggiori scacchisti dell’epoca, batteva il campione mondiale di scacchi Garry Kasparov. Deep Blue era in grado di raggiungere gli 11 gigaFLOP (1 GFLOPS = 1 miliardo di FLOPS), ovvero era circa un milione di volte più potente del computer di guida dell'Apollo 11. Nonostante queste prestazioni, tuttavia, non rientrava nemmeno tra i 250 supercomputer più potenti all’epoca, visto che proprio in quell’anno veniva per la prima volta superata la soglia del teraFLOPS (mille miliardi di FLOPS).
Nel corso dei decenni la potenza computazionale ha continuato a evolversi in maniera esponenziale. Nel 2008 il sistema IBM Roadrunner fu il primo a raggiungere una potenza superiore al petaFLOPS (un milione di miliardi di FLOPS). Mentre quest’anno il supercomputer Frontier, il più potente al mondo, ha infranto il muro degli exaFLOPS che corrisponde a un miliardo di miliardi di operazioni in virgola mobile in un secondo.
Per dare un’idea delle dimensioni in gioco, ad oggi un computer domestico di fascia alta ha una potenza di calcolo nell’ordine dei teraFLOPS. Risulta quindi un milione di volte meno performante di un supercomputer. Non potrebbe essere altrimenti: la capacità di elaborazione di un supercomputer è dislocata in più computer, operanti in parallelo, racchiusi in spazi grandi quanto un campo da tennis. Ecco perché per portare i componenti che compongono Leonardo sono stati necessari 30 tir.
Grazie a questa potenza computazionale, i supercomputer possono compiere simulazioni scientifiche complesse in una moltitudine di settori: dall’intelligenza artificiale alla cybersecurity, passando per la medicina e la meteorologia. Sono quindi uno dei pilastri della ricerca scientifica di frontiera e dell'innovazione tecnologica. Inevitabilmente, la competizione mondiale per la leadership tecnologica passa anche e soprattutto dai supercomputer.
Chi non fa FLOP?
Guardando alla classifica dei primi 50 supercomputer più potenti al mondo, 17 si trovano negli Stati Uniti. Tra questi Frontier, che occupa la prima posizione, con una velocità 2,5 volte superiore a quella del secondo computer più potente al mondo, Fugaku, situato in Giappone. Sempre negli States sono attivi Summit e Sierra che occupano la quinta e sesta posizione della top50. Nella quale rientrano invece soli due supercomputer della Cina. Superata anche dall’UE con i suoi 13 supercomputer di cui 4 in Italia, 4 in Francia e 3 in Germania.
Allargando lo sguardo alla Top500, i numeri sembrano invece premiare maggiormente Pechino grazie ai suoi 162 supercomputer in classifica. Più dei 102 nell’UE ma anche dei 127 negli USA. Anche se bisogna sottolineare come altri 67 supercomputer ubicati fuori dagli Stati Uniti sono stati creati con tecnologie americane prodotte da Nvidia, IBM, HPE o Intel.
Dieci anni fa il quadro era molto diverso. La Top500 del 2012 contava infatti ben 252 supercomputer americani e solo 72 cinesi, 66 europei. Ancora più evidente il recupero cinese se si torna ancora più indietro, al 2002, quando comparivano solo 5 supercomputer di Pechino tra i 500 più potenti.
Supercomputer europei
Se quindi in altri campi situati lungo la frontiera tecnologica l’UE fatica a tenere il ritmo innovativo di Cina e Stati Uniti, sui supercomputer la partita è aperta. E vede un’Europa sempre più competitiva. In linea con quanto previsto dall’European High-Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC), il progetto promosso nel 2018 dalla Commissione europea insieme a 32 Stati e aziende private, che punta a dotare l’UE di tre supercomputer di categoria “pre-exascale” (1017 FLOPS) entro la fine del 2022. Tra gli alfieri europei non c’è quindi solo Leonardo con i suoi 250 petaFLOPS ma anche LUMI, installato in Finlandia, e dotato di più petaFLOPS (375) che lo rendono il terzo supercomputer più potente al mondo.
A questi si aggiungerà entro la seconda metà del 2023 anche MareNostrum5 che da Barcellona, grazie ai suoi 314 petaFLOPS, rafforzerà la ricerca medica europea compiendo specifiche simulazioni sulla diffusione dei virus. Nei primi mesi del 2024 potrebbe poi essere il turno di Julich, in Germania, che dovrebbe essere il primo supercomputer europeo a raggiungere la scala exa, arrivando così a un miliardo di miliardi di operazioni al secondo.
Non solo una questione di potenza
La competizione sui supercomputer non si gioca però solo sulla mera potenza di calcolo ma anche, e sempre più, sull’efficienza energetica. Sotto questo aspetto l’UE rappresenta il punto di riferimento globale: sono in Europa ben 17 dei 50 migliori supercomputer per efficienza energetica. Gli Stati Uniti ne contano 14, la Cina 0.
Un primato europeo frutto di politiche innovative e standard di alto livello. Tutti i sistemi parte del progetto EuroHPC sono raffreddati ad acqua, avendo quindi un'impronta energetica nettamente inferiore a sistemi raffreddati ad aria. LUMI utilizza persino energia idroelettrica al 100% e il suo calore di scarto viene riutilizzato per riscaldare le case circostanti nella città di Kajaani.
Leonardo è quindi sola la punta dell’iceberg di una Unione europea che sui supercomputer vuole e può dire la sua.
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