Il Centro di Calcolo ad Alte Prestazioni (High-Performance Computing Center, Hlrs) dell’Università di Stoccarda festeggia l’entrata in funzione di un nuovo sistema per il supercalcolo (Hpc) dal “carattere europeo”. Hunter, questo il suo nome, nasce per potenziare l’infrastruttura di calcolo di alta fascia in Germania e in Europa, offrendo una piattaforma per le simulazioni su larga scala, l’intelligenza artificiale (AI) e l’analisi avanzata dei dati. Hunter è inoltre progettato con uno spunto di attenzione per la sostenibilità: l’architettura di raffreddamento a liquido diretto, senza ventole, e un innovativo sistema di Dynamic Power Capping consentono infatti di ottimizzare i consumi energetici, riducendo al minimo l’impatto ambientale. Entriamo nei dettagli.
Hpc per scienza, industria e PA
L’arrivo di Hunter si situa in una fase di trasformazione cruciale, in cui le esigenze di ricerca e sviluppo si stanno espandendo al ritmo dell’evoluzione tecnologica, dall’ingegneria avanzata alla modellazione climatica, dalla biomedicina alla scienza dei materiali. Le inquadriamo proprio nel solco dell’attività del centro di stoccarda. La missione dell’High-Performance Computing Center di Stoccarda (Hlrs) si estende oltre la semplice erogazione di risorse: il centro fornisce formazione avanzata in tecniche di programmazione e simulazione per Hpc, e svolge attività di ricerca su temi chiave come la programmazione parallela, i metodi numerici, la visualizzazione e, più di recente, l’intelligenza artificiale e la data analytics su larga scala.
Oltre a mettere a disposizione un’infrastruttura di calcolo tra le più potenti d’Europa, Hlrs ha come obiettivo la creazione di una cultura della collaborazione tra mondo accademico e industria. “Hunter offre agli scienziati un’infrastruttura orientata al futuro per simulazioni e calcolo ad alte prestazioni di nuova generazione – spiega il professor Peter Middendorf, rettore dell’Università di Stoccarda – Il sistema avvantaggia l’intero ecosistema, in particolare quello universitario, caratterizzato da grandi aziende leader globali, da un solido tessuto di medie imprese e da un vivace panorama di start-up”. Oltre al mondo accademico, Hunter sarà accessibile anche a utilizzatori industriali e ad agenzie del settore pubblico che necessitano di risorse Hpc e AI di livello avanzato ma, soprattutto, sicure. La sicurezza riveste oggi un ruolo fondamentale, specie per le aziende che intendono proteggere le proprie proprietà intellettuali nell’ambito di progetti di simulazione e analisi dei dati su larga scala. Il nuovo supercomputer è pensato poi per affrontare problemi sempre più complessi: dalla progettazione ingegneristica avanzata (per esempio nella costruzione di velivoli più sicuri e sostenibili) fino alla previsione meteo-climatica di precisione, passando per la ricerca farmaceutica e biomedica.
Tra i settori di applicazione figurano anche la scienza dei materiali e i modelli predittivi per la pubblica amministrazione. Ne parliamo in una sezione dedicata. “Lo sviluppo accelerato dell’AI e la crescente attenzione alla sostenibilità significano che il calcolo ad alte prestazioni sta vivendo un momento di trasformazione entusiasmante – spiega Michael Resch, direttore di Hlrs -. “Grazie a Hunter, la nostra comunità di utenti potrà disporre di un’infrastruttura all’avanguardia per navigare con successo questo scenario in rapida evoluzione e rimanere competitiva in prima linea nell’innovazione”.
Hunter, potenziale tecnologico e sostenibilità
Hunter inaugura una nuova fase per il calcolo universitario grazie all’introduzione delle Amd Instinct Accelerated Processing Units (Apu). Combinano in un unico package Cpu, Gpu e memoria ad alta banda, offrendo dunque un’architettura integrata di nuova concezione. L’idea di fondo è semplice: ridurre la distanza fisica (e le relative latenze) tra core di elaborazione e memorie, massimizzando la velocità di scambio dati. Ciò si traduce, in pratica, in una capacità di calcolo più efficace e in una migliore efficienza energetica. “Le APU AMD Instinct MI300A stanno guidando l’innovazione, offrendo prestazioni ed efficienza di primo piano per workload strategici che coniugano HPC e IA – spiega infatti Brad McCredie, Svp, data center Engineering di Amd. Hunter poggia poi sulla stessa architettura Hpe Cray Supercomputing EX4000 già in uso in alcuni dei più potenti sistemi exascale al mondo, dotato di 188 nodi, ciascuno equipaggiato con quattro interconnessioni HPE Slingshot. Lo storage è basato su Hpe Cray Supercomputing Storage Systems E2000, concepito appositamente per far fronte alle estreme necessità di input/output di un supercomputer di grande scala. Questo insieme di tecnologie software e hardware comprende anche l’Hpe Cray Supercomputing Programming Environment, un ecosistema di strumenti che semplifica lo sviluppo e l’ottimizzazione di applicazioni su larga scala, e l’Hpe Performance Cluster Manager, pensato per la gestione della salute del sistema, il monitoraggio costante, la risoluzione dei problemi e, appunto, l’ottimizzazione dei consumi energetici. Sul campo Hunter vanta una potenza di picco teorica di 48,1 petaflops (48,1 quadrilioni di operazioni in virgola mobile al secondo), quasi il doppio del suo predecessore. Tuttavia, il salto di qualità non si limita alle prestazioni computazionali: la novità più rilevante è che, raggiungendo un simile livello di potenza di calcolo, Hunter consuma fino all’80% in meno di energia rispetto a Hawk.
Uno dei tratti distintivi di Hunter è, infatti, come accennato, l’attenzione riservata all’efficienza energetica e alla sostenibilità ambientale del supercalcolo. Hunter è interamente raffreddato a liquido (100% fanless direct liquid cooling) grazie a un’architettura pionieristica sviluppata da Hpe. A fianco di questa innovazione, Hunter integra un approccio di dynamic power capping frutto della collaborazione tra Hpe e Hlrs, che regola in maniera dinamica l’allocazione della potenza di calcolo in base alle reali necessità delle applicazioni in esecuzione. L’obiettivo è evitare sprechi di energia e livellare i consumi complessivi, senza impattare significativamente sulle prestazioni; un obiettivo già documentato sul campo con il precedente supercomputer dell’Hlrs che grazie a questo approccio aveva ottenuto una riduzione del consumo energetico di circa il 20% rispetto a un funzionamento a piena potenza, con trascurabili perdite di performance. Il costo complessivo del progetto Hunter si aggira intorno ai 15 milioni di euro.
Gli ambiti di utilizzo
Le prestazioni aggiuntive di Hunter nel supercalcolo sono utili in campi di ricerca come la meccanica quantistica, la climatologia, l’astrofisica e l’energia. Tutti settori che beneficiano in modo diretto di risorse computazionali su larga scala. Nei progetti prossimi il suo utilizzo per simulare la prossima generazione di velivoli più sicuri e silenziosi, dai classici elicotteri ai droni per la consegna di merci, passando per gli aerotaxi del futuro.
Più interessante, a nostro avviso, il fatto che rispetto al supercalcolo di precedente generazione, Hunter si colloca in modo naturale anche nei flussi di lavoro legati all’intelligenza artificiale e all’analisi dei dati. Le Apu integrano Gpu ad alte prestazioni, ideali per accelerare le operazioni di machine learning e deep learning, e la memoria condivisa ad alta velocità elimina alcuni dei colli di bottiglia tipici dei sistemi eterogenei in cui Cpu e Gpu si trovano su schede separate. Hlrs intende quindi sfruttare questo potenziale per consolidare il proprio ruolo di hub non soltanto per la ricerca scientifica ma anche per la comunità di data scientist, analisti e aziende che sviluppano applicazioni IA. Tra i primi utilizzatori spicca la startup di Stoccarda Seedbox.ai, che già durante la fase di test di Hunter ha avviato l’addestramento di nuovi large language model in 24 lingue europee. L’obiettivo? Creare un set di modelli open source, pronti a favorire lo sviluppo di agenti autonomi multilingue capaci di eseguire attività pratiche nella vita quotidiana, dalla gestione documentale alla customer care.
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