Corsa ai computer super veloci, l’Europa insegue gli Stati Uniti

«Exascale computing» suona come una definizione fantascientifica, e per molti versi effettivamente lo è. Ma c’è una “formula” che ne descrive i contorni in modo semplice e concreto: se il cervello umano può eseguire in media una semplice operazione matematica al secondo, un computer a esascala è in grado di elaborarne qualcosa come un trilione, e cioè un miliardo di miliardi di volte di più. Stiamo parlando della nuova frontiera dei super computer, quella che porta le capacità di calcolo in virgola mobile oltre il limite dell’exaflop.

Questa tipologia di computer promette di supportare i più elevati carichi di lavoro richiesti dalla modellazione convergente e dai modelli più avanzati di simulazione, dalle applicazioni dell’intelligenza artificiale e dall’analisi di enormi quantità di dati.

Alla base delle macchine exascale vi è una combinazione di diverse tecnologie hardware (decine di migliaia di Cpu e Gpu, nodi multi-socket e altri dispositivi di elaborazione del silicio), riunite in un’unica infrastruttura integrata di gestione e sviluppo delle applicazioni. La peculiarità forse più importante di questi sistemi è quella di spostare rapidamente e senza rallentamenti i dati tra i processori (le unità centrali e quelle grafiche) e i sistemi di memorizzazione, garantendo prestazioni equiparabili a quelle delle macchine quantistiche, che invece sfruttano la simultaneità della sovrapposizione e dell’interdipendenza della codifica binaria per ridurre i tempi di elaborazione con un impatto energetico decisamente inferiore.

La valenza dei computer a esascala, di questi armadi farciti di cavi allineati uno accanto all’altro all’interno di grandi edifici, è comunque indubbia e trova sfogo in svariati campi, dalla ricerca scientifica (lo studio delle origini degli elementi chimici o della fisica delle particelle atomiche, per esempio) alla meteorologia, dalla sicurezza all’assistenza sanitaria, dalla medicina (si pensi alle analisi sui nuovi farmaci compiute nel periodo Covid) all’astronomia. Dentro questi cervelloni sono gestite interazioni che alimentano miliardi e miliardi di combinazioni, elaborate da altrettante equazioni matematiche compilate: solo un computer di classe exascale può risolvere problemi e gestire calcoli con livelli di complessità superiori (e considerati irrisolvibili) e modellare le conoscenze umane per migliorare i processi decisionali in qualsiasi ambito.

Non è quindi un caso che la sfida per primeggiare in questo campo si giochi su un piano globale e impegni aziende e agenzie governative di tutto il pianeta, Cina ovviamente compresa. Il primo computer a esascala rivelatosi al mondo batte bandiera americana e nasce nel maggio del 2022, quando il supercomputer Frontier dell’Oak Ridge National Laboratory del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti è entrato in funzione toccando prestazioni di poco inferiori agli 1,2 esaflops e guadagnando la vetta della classifica TOP50 fra i sistemi di computing più veloci al mondo. Altre “esa-macchine” con capacità computazionale ancora superiore sono da tempo in fase di progressivo sviluppo per affiancare Frontier, a cominciare da “El Capitan”, ospitato al Lawrence Livermore National Laboratory della California e concepito per raggiungere una potenza di calcolo di due exaflops. Un traguardo, del resto, a cui punta nella sua configurazione completa anche un altro super computer a stelle e strisce, Aurora, in funzione all’Argonne National Laboratory dell’Illinois.