La battaglia dei supercomputer

La battaglia dei supercomputer

23.11.2017 | Questi colossi dalla potenza inaudita stanno diventando il simbolo della competizione tra USA e Cina. Ma a cosa servono?

Il centro mondiale dell’innovazione tecnologica è ancora oggi la Silicon Valley. E gli Stati Uniti mantengono una posizione predominante nei settori chiave per il futuro, soprattutto se si pensa all’intelligenza artificiale. C’è però un campo in particolare in cui, da qualche tempo, è la Cina che si sta veramente affermando: quello dei supercomputer. Cervelli elettronici dalla potenza inaudita, prodotti in singoli esemplari, utilizzati per lo più nei centri di ricerca universitari o istituzionali.

Per qualche anno, il più potente supercomputer del mondo (nella classifica apposita) è stato il cinese Tianhe-2, ospitato nel National Supercomputer Center di Guangzhou. Ma c'è un particolare: il cuore di questo computer è costituito dalle CPU della statunitense Intel, aspetto che sminuiva in parte il primato cinese. L’anno scorso, dalle parti di Pechino hanno pensato di dare una raddrizzata definitiva alla situazione, presentando un nuovo computer da primato: il Sunway TaihuLight, un cervellone cinese al 100% che raggiunge il triplo della potenza di calcolo del precedente.

Ma quanto sono potenti, per la precisione, questi sistemi? L’unità di misura è ormai rappresentata dal petaFLOPS, ovvero un milione di miliardi di operazioni eseguite ogni singolo secondo. Per fare un paragone, basta pensare che i normali computer per uso domestico o professionale si aggirano solitamente attorno ai 10 miliardi di FLOPS. Parliamo quindi di una potenza che è letteralmente milioni di volte superiori.

 

I cinque supercomputer più potenti del mondo. Alla 14° posizione, compare anche l'italiano Marconi (fonte: Top500.org)

Detto questo, il già citato Sunway TaihuLight, ospitato al National Supercomputing Center di Wuxi, ha una potenza di 93 petaFLOPS, che surclasse i 33 del secondo classificato. I due supercomputer cinesi lasciano dietro di loro la polvere: lo svizzero Piz Daint arriva a meno di 20 petaFLOPS, seguito a breve distanza dal giapponese Gyokou, che arriva a 19. E gli Stati Uniti dove sono in tutto ciò? Arrivano solo al quinto posto (ma va detto che i precedenti tre montano processori Intel) con il Titan: 17 petaFLOPS merito dei processori della statunitense AMD.

Parlare di processori, ovviamente, non deve far pensare che all’interno di questi supercomputer – che occupano intere stanze – ci siano dei normali chip: il più potente tra loro utilizza infatti 40.960 mila chip, ognuno con 260 core integrati, per un computo complessivo di 10,65 milioni di core.

Gli Stati Uniti possono consolarsi con una vasta presenza nella top ten, visto che i vari Sequoia, Trinity e Cori occupano dalla sesta all’ottava posizione; mentre il Giappone chiude le prime dieci posizioni con l’Oakforest e il celebre K, che con i suoi 80mila processori e 1,4 milioni di GB di RAM riuscì a replicare un secondo del funzionamento del cervello umano (impiegandoci però 40 minuti). Nel complesso, la Cina domina la lista con 202 dei primi 500 supercomputer. Da notare che anche l’Italia fa la sua bella figura con il Marconi (14° posto), progettato dal consorzio universitario CINECA che è però un mix di tecnologia USA (Intel Xeon) e cinese (Lenovo).

 

Quanto aumenta la potenza di calcolo dei supercomputer anno dopo anno; come spesso avviene in campo informatico, anche in questo caso la crescita è esponenziale.

Detto tutto ciò, non resta che rispondere alla domanda più importante: ma a che cosa servono questi supercomputer? “Un supercomputer è una macchina progettata per focalizzare il suo potere su un singolo problema”, ha spiegato Bill Gropp, Università dell’Illinois, a Popular Science. A differenza dei server che permettono di funzionare a tutte le caselle Gmail del mondo o che rendono affidabile lo streaming di Netflix anche quando ci sono milioni di utenti collegati contemporaneamente, questi supercomputer non svolgono tantissimi compiti semplici; ma un solo compito estremamente complesso.

Pensate per esempio alla complessità del mondo naturale: il modo in cui le molecole interagiscono tra loro, in cui si forma un ciclone o il percorso di un uragano. Simulare digitalmente questi eventi richiede tantissimo potere computazionale. E così, si capisce anche che utilizzo si fa di questi sistemi: lungi dall’essere una dimostrazione di potere tecnologico fine a se stessa, i supercomputer hanno lo scopo scientifico di ricreare digitalmente le dinamiche il mondo naturale; sia a livello micro, sia a livello macro.

 

Un esempio medico riguarda l’HIV: il virus è avvolto in un involucro chiamato capside, che è composto da 1.300 proteine. Per capire meglio in che modo il capside interagisce con la cellula virale, il professore Juan Perilla dell’università del Delaware ha usato due supercomputer per simularne il comportamento.  Quando gli è stato chiesto quanto ci sarebbe voluto per fare qualcosa del genere senza un supercomputer ha risposto: “Probabilmente un paio di vite. Stiamo studiando la natura ad alta risoluzione, atomo per atomo”.

Fin qui, la ricerca medica e scientifica. Ma i supercomputer hanno un’importanza cruciale anche quando si tratta di fare previsioni meteorologiche accurate in aree del mondo in cui riuscire nell’impresa può salvare vite umane ed evitare carestie. Nel settembre 2017, l’India ha per esempio annunciato che il supercomputer che verrà adottato dal Centro Meteorologico Nazionale aumenterà drasticamente la capacità di prevedere quando e dove arriveranno i monsoni; migliorando l’elaborazione di dati di sei volte.

Questo sistema, che dovrebbe venir implementato nei prossimi mesi, permetterà di simulare e prevedere il comportamento dei monsoni, anticipandone i movimenti anche di 3-4 mesi e dando così la possibilità agli agricoltori di sapere con largo anticipo quando piantare il grano e che raccolto avranno. La macchina sarà infatti in grado di generale modelli meteorologici in 3D per i 29 stati dell’India, raccogliendo i dati con aerei, satelliti e mongolfiere. L’economia agricola indiana potrebbe beneficiarne non poco, aumentando la produttività anche del 15% e ripagando abbondantemente i 60 milioni di dollari investiti in questo progetto.

 
l'autore
Le Macchine Volanti