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Scoprire l’inesplorabile, alla velocità di 70 milioni di miliardi di operazioni al secondo

Il ruolo del supercalcolo è centrale per lo sviluppo dell'industria energetica e delle sue sfide di sostenibilità e sicurezza

CREATO PER ENI

3' di lettura

Il ricorso ai combustibili fossili cresce da due secoli col crescere del PIL: invertire questa tendenza, in atto dalla prima rivoluzione industriale, è, secondo il rapporto Net Zero by 2050 dell’International Energy Agency (IEA), la più grande sfida che l’umanità abbia mai dovuto affrontare.

La produzione e l’utilizzo dell’energia sono responsabili, nell’area UE, di oltre il 75% delle emissioni di gas serra. La decarbonizzazione del sistema energetico europeo è fondamentale nella rincorsa degli obiettivi climatici del 2030 e nella strategia a lungo termine per conseguire la neutralità delle emissioni di carbonio entro il 2050.

Secondo il World Energy Outlook 2022 della IEA, fresco di stampa, a partire dalla metà degli anni ‘20 la domanda complessiva di combustibili fossili calerà costantemente fino al 2050, con riduzione annuale equivalente alla produzione di un grande giacimento petrolifero durante tutta la sua vita.

L’agenda politica dell’UE punta a una doppia transizione, green e digitale, intrecciando la strategia di accelerazione della decarbonizzazione all’innovazione tecnologica. L'High Performance Computing è al centro di questo nuovo paradigma, e non solo in senso tecnico, ma a vari livelli. Stiamo parlando dell’enorme potenzialità del supercalcolo, una molteplicità di strumenti con cui le comunità scientifiche possono accedere a risorse più potenti e utilizzarle per eseguire simulazioni incentrate sulle sfide energetiche. La simulazione consente di pianificare e lavorare per le fonti energetiche pulite di domani in un quadro digitale, riducendo notevolmente i costi di prototipazione, gli sprechi, i margini di errore e il time-to-market.

Data science, intelligenza artificiale e HPC, elaborazione ad alte prestazioni (High Performance Computing) sono risorse preziose rispetto agli obiettivi più ambiziosi del settore energetico: dal miglioramento dello sfruttamento delle fonti allo sviluppo delle previsioni meteorologiche (cruciale per l’eolico e il solare), dalla progettazione di nuovi dispositivi e materiali avanzati di interesse energetico fino ai temi della distribuzione dell'energia.

Il primo supercomputer è stato messo a punto negli USA nel 1954, 67mila operazioni al secondo quando per il resto del mondo i calcolatori erano solo «macchine pronte a ronzare e a lampeggiare, colme di elettronico mistero» (Richard Yates, 1961).

Da allora la crescita prestazionale di macchine super performanti è inarrestabile; esse sono ormai indispensabili per l’interpretazione di dati geofisici, per lo studio delle fonti rinnovabili e per previsioni meteo sempre più accurate: tutte attività di punta svolte dall’HPC5 di Eni, attivo da febbraio 2020 nel Green Data Center di Ferrera Erbognone.

Si tratta di un cluster di calcolo, un insieme di computer che collaborano per moltiplicare le prestazioni. Ha una potenza di 52 Petaflops che, associata al suo predecessore, tutt’ora in esercizio, il sistema HPC4, consente una potenza di picco di 70 Petaflops: 70 milioni di miliardi di operazioni matematiche svolte in un secondo.HPC5 è dodicesimo al mondo (primo tra i computer industriali, vale a dire quelli non posseduti da entità o istituti di emanazione statale) nell’edizione di giugno 2022 della classifica TOP500 dei supercomputer, ed è presente anche nella parte alta della speciale GREEN500 per l’efficienza energetica.  Un solo watt di elettricità gli permette di calcolare quasi venti miliardi di operazioni al secondo. Un hardware di questo tipo – che custodisce in memoria i dati di 70 anni di esplorazioni - abbinato ad algoritmi proprietari, produce modelli tridimensionali del sottosuolo ampi centinaia di km quadrati, profondi 10-15 km e con una risoluzione di poche decine di metri, utili per modellizzare i giacimenti e ottimizzare il loro sfruttamento.

Sui due supercomputer girano anche programmi originali per la ricerca sulla fusione a confinamento magnetico nel centro ricerche Eni-CNR di Gela. Infine, HPC4 e HPC5 vengono utilizzati per supportare modelli matematici avanzati che combinano le informazioni meteo-marine e per elaborare modelli meteoclimatici dell’Artico.

Aumentando l’efficienza si riducono gli sprechi di energia, risorse, tempo, così HPC5 aiuta Eni a migliorare progressivamente la performance ambientale.

Nella cornice del progetto europeo EXSCALATE4CoV, HPC5 ha operato con istituzioni e centri di eccellenza per realizzare miliardi di simulazioni dinamiche molecolari per capire l’interazione fra le 30 proteine di SARS-CoV-2 e oltre 70 miliardi di molecole con proprietà antivirali per identificare quelle più efficaci per bloccare il Covid-19. Senza il supercomputer di Eni ci sarebbero voluti anni per finire i calcoli.

Eni è tra i fondatori del Centro Nazionale di Supercalcolo entrato in attività a settembre su input di INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) per realizzare il più grande sistema italiano di calcolo ad alte prestazioni, gestione big data e calcolo quantistico.

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