La guerra dei supercomputer

La guerra per la produzione di supercomputer ad esascala è in pieno svolgimento. Da qualche anno è la Cina ad essere in testa nella produzione dei supercomputer più veloci del mondo e prevede di far funzionare la sua prima macchina a esascala entro il 2020. Gli Stati Uniti, con l’Exascale Computing Project del DOE, puntano a costruirne almeno una entro il 2021 ed anche l’Unione Europea ed il Giappone sono in corsa per questo primato.
L’attuale primatista mondiale in termini di prestazioni di calcolo è il cinese Sunway TaihuLight.
Ma raggiungere il regime dell’esascala è una sfida tecnologica incredibilmente ardua. Il problema principale da risolvere è il grande consumo di energia necessario per supportare la velocità con la quale elaborare enormi quantitativi di dati. Secondo alcune stime, fino al 90 per cento del consumo di energia di un computer ad alte prestazioni è usato per il trasporto dei dati.
Un computer ad esascala costruito con le attuali tecnologie, secondo alcuni studi avrebbe bisogno per funzionare di un quantitativo di energia stimata tra i 180 e 425 megawatt. Si tratta di un valore molto più elevato di quello richiesto dai migliori supercomputer di oggi: il sistema che attualmente è in cima alla classifica mondiale, il cinese Sunway TaihuLight, consuma circa 15 megawatt.
Per ovviare almeno parzialmente a questo oneroso bisogno di energia si pensa di portare la memoria più vicina ai core di elaborazione per ridurre la distanza che devono percorrere i dati. Per ragioni simili, gli ingegneri hanno anche impilato in senso verticale schiere di memoria ad alte prestazioni anziché distribuirle su due dimensioni.
Inoltre si pensa di integrare sempre di più la memoria flash che non richiede energia per conservare i dati. Altri supercomputer sono stati costruiti con processori “leggeri”, che sacrificano alcune funzioni in favore della velocità e dell’efficienza energetica.
Ma cosa significa esattamente supercomputer ad esascala?
La definizione più semplice è un computer in grado di elaborare un insieme specifico di equazioni di algebra lineare alla velocità di un esaflop, equivalente a 1000 petaflop. Il FLOP misura la capacità computazionale di un computer.
Ma la velocità, fattore importante in un supercomputer, non è tutto. Tra gli informatici ed i ricercatori serpeggia un po’ di preoccupazione che i primi sistemi a esascala in Cina e negli Stati Uniti possano essere macchine dimostrative, che non funzionano perfettamente su applicazioni reali.
Ci sono però limiti alla decisione con cui il supercalcolo può essere spinto in avanti con le attuali tecnologie.
Lo step successivo è rappresentato dalla produzione di circuiti neuromorfici, che sono modellati sul funzionamento dei neuroni nel cervello, o del calcolo quantistico.
Le nuove generazione di supercomputer una volta risolti i problemi aperti sarebbero un supporto formidabile e decisivo per la ricerca, essi sarebbero in grado di farci fare prodigiosi balzi in avanti in campi diversi come la climatologia, le energie rinnovabili, la genomica, la geofisica e l’intelligenza artificiale.

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