Che cos’hanno in comune Shrek e la ricerca sui quark? Di sicuro una cosa: sarebbe difficile concepire l’uno o l’altra senza contare sull’opera di supercalcolatori in grado di macinare trilioni di operazioni al secondo. Dai modelli di simulazione climatica agli effetti speciali di Hollywood, dalle ricerche sulle particelle elementari agli studi sul genoma, fino alla progettazione di aerei e automobili, solo per citare qualche esempio, sono sempre di più le applicazioni che richiedono capacità di calcolo da capogiro. Un lusso che pochi si possono permettere, considerando che nella top500 mondiale (www.top500.org) dei supercalcolatori troviamo solo sistemi che costano milioni di euro e che nel migliore dei casi occupano centinaia o addirittura migliaia di metri quadrati. APENext, un supercalcolatore progettato dai ricercatori dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) (http://www.infn.it) in collaborazione con l’Università di Parigi-Orsay e l’Istituto Desy-Zeuthen di Berlino, presentato oggi a Roma, segna un passo in verso l’avvento di supercomputer più piccoli, economici ed efficienti.

Il primo esemplare APENext, costruito in collaborazione con l’azienda italiana Exadron, è in grado di compiere 12 trilioni di operazioni al secondo, piazzandosi così degnamente fra i dieci supercomputer più potenti del mondo (il record di 70teraflops, cioè 70 trilioni di operazioni al secondo, è per ora detenuto da Blue Gene/L, costruito nel 2004 e impiegato a Rochester, Stati Uniti, per lo studio della genomica e delle proteine).

Record a parte, la novità di APENext è il rapporto molto favorevole fra la potenza di calcolo e i costi. A parità di potenza, si tratta infatti di uno dei supercalcolatori più compatti ed economici finora mai costruiti. L’esemplare consegnato all’INFN occupa infatti “appena” una dozzina di racks modulari che entrano tutti comodamente in una stanza. Riguardo al prezzo, la cifra è sempre a sei zeri (5,3 milioni di Euro il costo di produzione), ma è relativamente poco se rapportato alla potenza: poco più di 0,5 Euro per milione di operazioni/secondo, cifra alla quale bisognerebbe però aggiungere le spese di ricerca e sviluppo del progetto.

Un altro punto a favore non trascurabile, considerate le bollette astronomiche di questi “mostri” tecnologici, è il fatto che a parità di potenza di calcolo il consumo energetico di APEnext è, secondo i progettisti, fra i più bassi finora ottenuti per un supercomputer.

Il segreto di APENext risiede nella sua architettura flessibile e per certi versi anarchica. Come molti altri supercalcolatori, APENext è composto da migliaia di processori disposti in parallelo, che lavorano cioè separatamente ma in modo coordinato, spartendosi il carico di lavoro. Ma altri calcolatori necessitano di un’unità di controllo centrale per gestire il flusso di dati, cosa che crea spesso “ingorghi” e rallentamenti nei calcoli, APENext utilizza un sistema di controllo più distribuito e flessibile, che minimizza i ritardi inutili, aumentando l’efficienza a parità di dimensioni.

Il progetto APE fu intrapreso dall’INFN già alla metà degli anni ottanta. Da allora, quattro generazioni di supercomputer sempre più avanzati (APE, APE100, APEmille e infine APENext) si sono susseguite. Due APENext sono da poco installati nei laboratori INFN di Roma e Ferrara, dove serviranno agli studi sulla fisica delle particelle, mentre è prevista la consegna di altri esemplari a laboratori di ricerca italiani ed europei nei primi mesi del 2005. “La collaborazione tra l’INFN ed Exadron è stata fondamentale per la realizzazione del progetto ed è un esempio di come la ricerca pubblica e l’industria italiana possano collaborare in modo fruttuoso” ha dichiarato Roberto Petronzio, presidente dell’INFN.

copyright Sergio PIstoi 2005

S. Pistoi, Le Scienze, Gennaio 2003Scienziati nucleari per un giorno, anzi tre. Lo sono diventati centocinquanta insegnanti di scienze e un manipolo di giornalisti che hanno partecipato alla seconda edizione degli Incontri di Fisica, organizzati dal 16 al 18 Settembre dall’ Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) nei Laboratori Nazionali di Frascati, a venti chilometri da Roma. In programma, come l’anno scorso, seminari didattici tenuti da studiosi dell’INFN per introdurre al fantastico mondo delle particelle elementari ma anche – novità di questa edizione- gruppi di lavoro in cui gli insegnanti, provenienti dalle scuole superiori di tutta Italia hanno potuto “sporcarsi le mani” insieme ai ricercatori partecipando a veri esperimenti di fisica nucleare, come la rivelazione dei raggi cosmici o la misura dei pacchetti di elettroni nel famoso acceleratore Dafne in dotazione ai laboratori di Frascati.

Lo scopo finale dell’iniziativa non è evidentemente quello di trasformare dei tranquilli professori di scuola in altrettanti emuli di Fermi, ma come afferma Danilo Babusci, ricercatore dell’INFN e coordinatore degli incontri, ” tramite gli insegnanti speriamo di risvegliare negli studenti l’interesse per la Fisica, che nel nostro paese soffre di un drammatico calo di vocazioni, tanto da mettere a repentaglio a lungo termine il ricambio dei ricercatori”. Secondo l’ISTAT, nel 2001 il calo di immatricolazioni alle facoltà di Fisica è stato del 20% in meno rispetto all’anno precedente. “Più che effettuare esperimenti riproducibili nei laboratori delle scuole, spiega Babusci, abbiamo privilegiato esperienze inerenti alle ricerche in corso, proprio per coinvolgere gli insegnanti nel lavoro reale e quotidiano della ricerca”. Altra novità di quest’anno, la trasmissione in webcasting, in diretta su Internet, di tutte le conferenze.

Al di là dei tre giorni di incontri gli organizzatori dell’iniziativa si prefiggono di creare un legame duraturo con gli insegnati e i loro studenti: è in progetto, ad esempio, la possibilità per le classi di visitare il centro durante tutto l’anno partecipando agli esperimenti, mentre è già operativo un programma di stages estivi e residenziali che permette ai ragazzi più volenterosi di prendere parte all’attività di ricerca al centro di Frascati già prima del diploma. Per informazioni e per il materiale multimediale degli incontri http://www.lnf.infn.it/edu/incontri/2002/Welcome02.html