I sistemi di supercalcolo non nascono certo oggi. La loro storia, infatti, parte dagli anni ’50 e ’60 per scopi prevalentemente militari. Il primo supercalcolatore a transistor pare essere stato il Cray-1 nel 1956. ovviamente, è difficile considerare il Cray-1 ancora supercalcolo nel 2024; ciononostante, era anche il primo passo al di fuori dell’ambito militare. I sistemi di supercalcolo moderni, infatti, sono usati anche per la ricerca in fisica e le simulazioni su larga scala come quelle metereologiche. A queste applicazioni potrebbe facilmente aggiungersi l’Intelligenza Artificiale che, dovendo gestire reti neurali con milioni di nodi utilizzate da un enorme numero di servizi, richiede risorse di calcolo sempre più ingenti.
Exascale computing
Il termine “exascale” per i sistemi di calcolo è stato utilizzato per la prima volta nel 2022. Quell’anno, infatti, è stato attivato Frontier: il più potente supercomputer al mondo. Frontier è situato presso l’Oak Ridge National Laboratory in Tennessee ed è in grado di effettuare più di un trilione di calcoli in virgola mobile al secondo; da cui il prefisso “exa”. Un trilione, per chi fosse poco pratico, è un 1 seguito da 18 zeri. Oppure, se preferite, la capacità di calcolo combinata di circa 100 mila PC di fascia media.
Il risultato finale, comunque la si metta, è che Frontier ha sancito l’inizio di una nuova era per il supercalcolo: quella battezzata come dell’exascale computing.
Ovviamente, i concorrenti sono si sono fatti attendere e sono già in costruzione due sistemi di supercalcolo che dovrebbero avere una potenza doppia rispetto a Frontier. Stiamo parlando di El Capitan ai Lawrence Livermore National Laboratory e Aurora alla Argonne National Laboratory in Illinois.
Anche l’Europa e la Cina, ovviamente, partecipano alla corsa del supercalcolo. Il primo supercalcolatore exascalare europeo è stato annunciato per il 2024, si chiamerà Jupiter e sarà in Germania all‘Institute for Advanced Simulation. Per quanto riguarda la Cina, pare sia già dotata di sistemi di calcolo exascalari, ma non ha ancora divulgato i risultati sui loro test prestazionali.
Per cosa sono utilizzati
Al di la dei primi scopi per cui sono stati concepiti, quelli bellici, i sistemi di supercalcolo vengono oggi utilizzati per il calcolo intensivo; soprattutto per le simulazioni. I fisici li usano per la simulazione di particelle di gas. I meteorologi li adottano per le previsioni del tempo atmosferico su scala continentale. I matematici svolgono calcoli molto intensivi per la crittografia e per ricerche basate sui numeri primi. Biologi e medici, infine, possono trovare nuove cure verificando la compatibilità tra proteine diverse.
A partire dal 2024, a questi utilizzi del supercalcolo, si potrebbe affiancare anche quello dell’intelligenza artificiale. Il calcolo exascalare, infatti, è in grado di favorire lo sviluppo di nuovi algoritmi e applicazioni che i sistemi di calcolo più tradizionali non riescono a sostenere. Questo potrebbe portare a significativi progressi nei sistemi di machine learning, nell’elaborazione del linguaggio naturale e nella visione artificiale. Questi sistemi, infatti, sono in grado di addestrare modelli AI estremamente complessi alimentandoli con dataset enormi. Il risultato saranno servizi in grado di sfruttare AI non solo più sofisticate ma anche molto più accurate.
Il supercalcolo dal 2024 in poi
È molto difficile fare delle proiezioni su una tecnologia relativamente giovane e che oggi può usufruire di una spinta economica indubbiamente molto forte. Quello che sappiamo di per certo è che la corsa non è finita. Negli ultimi 30 anni i sistemi di supercalcolo sono diventati dieci volte più potenti ogni 4 anni circa. A Oak Ridge, infatti, pare essere già in progettazione il successore di Frontier. e che sarà dalle 3 alle 5 volte più potente di lui.
Una delle problematiche più importanti da affrontare, comunque, sarà quella della sostenibilità energetica. Il supercalcolo, oggi, è una attività estremamente energivora e la sfida sarà riuscire ad alzare ulteriormente l’asticella pur mantenendo i sistemi sostenibili dal punto di vista termico e del consumo.
Questo articolo si è ispirato a Exascale computers: 10 Breakthrough Technologies 2024 di Sophia Chen e Exascale Revolution: AI-Powered Supercomputing Transforms the World di Sheetal Kohli Rishi.
