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Un’importante sfida per gli scienziati è quella di realizzare gli Exascale computer, macchine in grado di eseguire miliardi di miliardi (1018) di operazioni di calcolo al secondo.
A questo lavora anche il gruppo di ricerca del progetto ExaHype (An Exascale Hyperbolic PDE Engine) finanziato dalla Commissione Europea nell’ambito di Horizon 2020 con 2,8 milioni di euro. Il progetto ExaHyPE propone di sviluppare un nuovo software di simulazione per leggi di conservazione, capace di sfruttare la potenza dei supercomputer di nuova generazione da mettere a punto entro il 2020. Al progetto lavora un team di scienziati interdisciplinare e internazionale composto da sette istituzioni da Germania, Italia, Regno Unito e Russia , che vede tra i protagonisti l’Università di Trento – unica istituzione di ricerca italiana – con il Laboratorio di matematica applicata (Dipartimentodi Ingegneria civile ambientale e meccanica), coordinato dal professor Michael Dumbser. La realizzazione di applicazioni software per questo tipo di macchine è un’operazione estremamente complessa rispetto a quanto avviene invece per i calcolatori convenzionali.
Ma a cosa potrebbe servire una tale potenza di calcolo? “Le possibili applicazioni a cui lavoriamo nel progetto ExaHype – spiega Michael Dumbser – riguardano due diversi scenari: la geofisica, con il calcolo del rischio associato ai terremoti, e l’astrofisica con la simulazione delle onde gravitazionali e delle esplosioni di raggi gamma. I terremoti non possono essere previsti. Tuttavia le simulazioni di un exascale supercomputer potrebbero aiutare a valutare i rischi di scosse di assestamento. Le simulazioni su base regionale sembra consentano una migliore comprensione di cosa avvenga durante i terremoti su larga scala e nella fase successiva di assestamento”.
“Nel campo dell’astrofisica, invece, i nuovi strumenti matematici sviluppati in ExaHype potrebbere simulare la fusione di stelle di neutroni orbitanti. Si ritiene infatti che questi fenomeni non soltanto possano essere alla base della formazione delle onde gravitazionali, ma che possano costituire anche la causa delle esplosioni di raggi gamma. La simulazione su scala exa potrebbe consentire di studiare sotto una prospettiva nuova questi misteri a lungo indagati nel campo dell’astrofisica”.
Al di là di queste due applicazioni specifiche i ricercatori stanno cercando di mantenere l’algoritmo più generale e aperto possibile a future applicazioni in ambiti molto diversi. Potrebbe ad esempio essere utile in campo meteorologico, per simulare l’andamento dei fenomeni climatici e meteorologici, o in ingegneria per comprendere meglio i processi complessi di circolazione e combustione o anche nella previsione di catastrofi naturali come gli tsunami o le maree. “L’obiettivo – chiarisce Dumbser – è di rendere questa tecnologia adattabile e facilmente fruibile per le esigenze di ricerca più diverse nel minor tempo possibile. Ecco perché i risultati del progetto saranno accessibili a tutti in open source”.
Motore del progetto ExaHype è senz’altro l’intensa cooperazione internazionale e interdisciplinare. Oltre all’Università di Trento (Dipartimento di Ingegneria civile ambientale e meccanica) il consorzio include per parte tedesca la Technische Universität di München, il Frankfurt Institute for Advanced Studies, la Ludwig-Maximilians-Universität München e la Bavarian Research Alliance. Presente anche il Regno Unito con la Durham University. Il consorzio si integra, dal punto di vista industriale, con la partecipazione del fornitore del supercomputer russo ZAO RSC Technologies.
Fonte: ExaHyPE
