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, Panorama, 14 maggio 2004

Villardora è a pochi chilometri da Torino ma per arrivarci bisogna inerpicarsi per stradine immerse nel verde della Val Susa.

Arrivati in paese, un viottolo scosceso porta a una villa circondata da vigne.

Proprio qui, dove il paesaggio sembra uscire dal passato, abita l’uomo che ha portato la rivoluzione digitale nelle case di milioni di persone nel mondo. La sua creatura più famosa, l’Mp3, ha permesso per la prima volta di trasmettere audio su internet con una qualità uguale, se non migliore, a quella di un cd; ma ha anche aperto la strada allo scambio illegale di brani in rete che rischia di mettere in ginocchio l’industria discografica.

Leonardo Chiariglione, 60 anni, sposato, tre figli, è un ingegnere piemontese di indole schiva, più disposto a parlare del lavoro che di se stesso. Forse per questo il suo nome è poco noto. Ex vicepresidente dei Telecom Italia Lab, nel 1988 ha fondato e da allora dirige il Moving picture expert group (Mpeg), il gruppo di esperti internazionali che ha creato non solo l’Mp3 ma tutti gli standard più usati per la trasmissione digitale di audio e video, senza cui non avremmo dvd e la televisione via satellite.

Già nel 1999 il settimanale Time lo ha eletto fra le 50 personalità più innovative nel campo della tecnologia e il suo curriculum comprende molti premi internazionali: anche un Emmy award, l’ambitissimo oscar televisivo americano. I riconoscimenti non sono bastati a far dimenticare all’inventore piemontese la sua delusione per il destino dell’Mp3, involontario motore di una pirateria musicale senza precedenti. E per una rivoluzione digitale che, sostiene, si è realizzata solo a metà.

Che cos’è l’Mp3 e come è nato?

È una tecnologia digitale per registrare dati audio in maniera molto compatta, senza perdita di qualità: per questo si può scambiare facilmente via internet. A fine anni 80 il digitale era un lavoro da pionieri e c’era la necessità di trasmettere musica e video di buona qualità ma con pochi dati, perché la capacità delle linee era bassa. Fu allora che fondai il gruppo Mpeg, per creare formati che rispondessero a queste esigenze. Avevo un’idea precisa: creare uno standard non proprietario, che tutti potessero usare nei loro prodotti, senza guerre tra aziende per imporre i loro formati, come è successo vent’anni fa con Vhs e Betamax. L’Mp3 è frutto di un lavoro di squadra durato anni.

I media digitali sono entrati nella vita di milioni di persone, eppure proprio lei si dice deluso: perché?

Ci aspettavamo una rivoluzione che avrebbe portato nuove esperienze per gli utilizzatori e aperto opportunità di sviluppo per l’industria. A distanza di dieci anni niente di ciò è avvenuto. L’industria discografica ne è l’esempio più eclatante: Mp3 e internet rendono obsoleto il compact disc perché permettono di distribuire musica in rete senza bisogno di supporto fisico. Nonostante ciò, il cd rimane di gran lunga lo standard dell’industria discografica. È vero che ha rappresentato una svolta rispetto agli lp o alle cassette, ma dal punto di vista dell’esperienza poco è cambiato: lo devi comprare, portare a casa e mettere dentro un lettore. Nessuno approfitta interamente dei nuovi mezzi e il mercato dei media digitali crolla. Ci perdono tutti: artisti, produttori e utenti.

Come spiega questa situazione?

L’industria dell’audiovisivo non investe nella distribuzione in rete, ma la avversa, perché non trova il modo per garantirsi contro la pirateria musicale su internet. Sono disgustato dalla cultura del furto che si è creata attorno all’Mp3. Forse siamo stati ingenui, ma quando lo creammo nei primi anni 90 non potevamo prevedere che con un banale pc si sarebbe potuto fare una copia in Mp3 di un disco e metterla in rete illegalmente. Ma se vogliamo venire a capo del problema dobbiamo pure capire che chi scambia musica su internet lo fa non solo perché è gratis, ma anche perché è l’unico modo per godere di un’esperienza digitale senza precedenti. Già oggi si può scaricare musica a pagamento, però ci sono sistemi diversi e incompatibili: il brano che suona sul tuo pc non suonerà su quello di tua moglie, o in auto. Fra un sistema a pagamento limitativo e una completa libertà, gratis, la gente continuerà a preferire la seconda, anche se è illegale.

Come pensa che si possa rilanciare la rivoluzione digitale?

Portare in tribunale i pirati, come stanno facendo i discografici, costa molto e non è una soluzione. L’industria dovrebbe investire in tecnologie per garantire una distribuzione più sicura in rete. Ma significa rivoluzionare l’azienda, e sono pochi i manager che hanno il coraggio di farlo. Ci vorrebbe un sistema adottabile da tutti i produttori e che permettesse di gestire il copyright in maniera più flessibile di adesso. Per farlo a fine 2003 ho fondato il Digital media project, organizzazione non profit con esperti e industrie di vari paesi. Ovviamente non esiste sistema di protezione che non possa essere neutralizzato da un pirata informatico, ma si può crearne uno con protezioni aggiornabili via via che diventano obsolete.

Quale il futuro dei media digitali?

Credo che ci siano centinaia di applicazioni che aspettano solo di essere inventate. Il digitale è la regola nella distribuzione musicale, sta diventandolo anche nel cinema. Quando tutta la nuova musica e i film saranno su internet avremo bisogno di strumenti per trovare velocemente i contenuti che vogliamo. Il formato Mpeg-7 incorpora già algoritmi che descrivono e catalogano i contenuti; e in futuro avremo motori di ricerca in cui inserire musiche e video: il software li analizzerà confrontandoli con milioni di file in rete. Potremo scoprire musica o film di cui non conoscevamo neanche l’esistenza. Tutto ciò avrà un impatto culturale immenso.

Ha guadagnato molto grazie all’Mp3?

Dal punto di vista economico nulla. I fabbricanti che lo incorporano nei loro prodotti devono pagare piccole royalty, ma gli introiti sono suddivisi fra le industrie che detengono i brevetti. Però mi gratifica vedere il mio lavoro concretizzato in oggetti che tutti usano quotidianamente.

S. Pistoi e C.Palmerini, Panorama, 31 luglio 2002È bastata una frase sul New York Times a trasformare la vita di Judah Folkman. Il 3 maggio 1998, un articolo in prima pagina raccontava al mondo intero che due composti naturali scoperti nel laboratorio di questo tranquillo scienziato di Harvard, endostatina e angiostatina, avevano eliminato qualsiasi tipo di tumore nei topi. «Judah curerà il cancro in due anni» scrisse il Times, riportando un commento del premio Nobel James Watson. Quelle parole avevano indotto migliaia di malati a pensare che era la volta buona: ecco, finalmente «la Cura» per il cancro.

Al decimo piano del Children’s Hospital di Boston, famoso ospedale pediatrico, Folkman rievoca quell’episodio alla fine di una lunga conversazione. «Ho saputo di quell’articolo la notte prima che fosse pubblicato». Nei giorni seguenti, centinaia di persone lo chiamarono chiedendo aiuto. E diversi pazienti volarono a Boston sperando di poter essere curati. Da allora, nel suo staff tre persone lavorano a tempo pieno per gestire le richieste dei pazienti. Nonché le domande di interviste da parte di giornalisti, che per la maggior parte rifiuta.

Sessantanove anni, figlio di un rabbino, enfant prodige della chirurgia (negli anni 50, ancora studente, inventò il primo pacemaker impiantabile e più tardi mise a punto una delle prime capsule per il rilascio lento dei farmaci), Folkman si è trovato quasi a fine carriera a gestire una popolarità non cercata. Per tutta una vita ha studiato l’angiogenesi, i meccanismi con cui si formano i nuovi vasi sanguigni. Ma la comunità scientifica guardava con sufficienza quelle ricerche che sembravano non portare da nessuna parte. Solo una decina di anni fa gli scienziati hanno iniziato ad accettare l’intuizione di Folkman: che si possano «affamare» i tumori impedendo l’arrivo del sangue, invece di distruggerli con la chemioterapia. Endostatina e angiostatina inibiscono in modo specifico la formazione di nuovi vasi, senza interferire con quelli già esistenti, colpendo così il tumore con pochi effetti collaterali. Queste idee, alla fine, hanno dato avvio a un vasto campo di ricerca e allo studio di possibili terapie non solo contro il cancro, ma contro altre malattie in cui l’angiogenesi ha un ruolo importante: dalla degenerazione maculare alla psoriasi, dall’artrite reumatoide alle malattie cardiovascolari.

«Oggi, ogni settimana vengono pubblicate 40 ricerche nel campo dell’angiogenesi. Nel 1971, uscivano tre studi l’anno» racconta Folkman. Oltre ad angiostatina ed endostatina, una ventina di altri inibitori dell’angiogenesi vengono sperimentati sull’uomo in centri medici in Europa e Usa; sette nell’ultima fase, quella che, se tutto va bene, precederà la commercializzazione.

Gli studi clinici di solito si svolgono dietro le quinte. Alle molecole di Folkman è toccata prematuramente la luce dei riflettori. E con essa un’altalena di aspettative sproporzionate e disillusioni che hanno fatto prima impennare e poi precipitare i titoli della Entremed, la piccola società biotech che dal 1991 ha acquistato i diritti sui due composti. Non solo: fino a un anno fa, solo a Boston, 1.800 malati terminali di cancro erano in lista d’attesa per far parte di uno studio clinico che poteva arruolare poche decine di persone per volta, estratte a sorte. «I pazienti trattati sono quelli cui non restano scelte» spiega Folkman. «Con tumori che avanzano rapidamente, per cui è fallita ogni altra terapia».

I risultati di tre anni di studi rivelano che endostatina e angiostatina sono sostanze relativamente poco tossiche e ben tollerate. Su circa cento pazienti con 18 diversi tipi di cancro, nel 20 per cento dei casi i tumori sono rimasti stabili o sono regrediti.

Risultati incoraggianti, se si considera che lo scopo di questa prima tappa di sperimentazione, la fase I, è solo di stabilire se il farmaco è sicuro. Perché allora la strategia di Folkman non si sarebbe rivelata «all’altezza delle aspettative», come alcuni giornali hanno titolato? «Bisogna vedere quali aspettative» dice Folkman, tracciando con calma grafici e numeri su un foglio.

«Ci sono quelle della stampa e ci sono le nostre». E spiega che la sperimentazione di qualunque farmaco è per sua natura lunga e difficile, tanto più per patologie complesse e diverse tra loro come i tumori. Quel che è peggio da accettare, soprattutto per chi è malato e ha poco tempo, è che non ci sono scorciatoie.

Per la sperimentazione di endostatina e angiostatina valgono le regole stabilite per tutti gli studi clinici. All’inizio si può solo aumentare lentissimamente la dose somministrata a persone per cui è già fallita ogni altra terapia. «Siamo dovuti partire con una dose di 15 milligrammi per metro quadrato di superficie corporea su tre pazienti» dice Folkman. «Tutti con brutti tumori, tutti con metastasi. Ricevevano la terapia ogni giorno e una radiografia una volta al mese. Appena apparivano nuove metastasi uscivano dallo studio».

Nelle prime fasi dei test, quando le dosi sono ben più basse di quelle che si sono dimostrate efficaci nei topi, è poco probabile che si registrino eventuali effetti benefici. Per quanto frustranti per i singoli malati, queste sono le regole migliori a disposizione.

Il punto, avverte Folkman, sta proprio in quello che ci si aspetta dagli esperimenti. Le molecole antiangiogenesi hanno, oltretutto, caratteristiche molto diverse dai chemioterapici. Poiché non uccidono le cellule tumorali, ma bloccano il nutrimento del tumore, gli eventuali benefici possono emergere molto lentamente e, all’inizio, in modo ambiguo. «Non ci si deve aspettare una rapida regressione del cancro, come con le chemioterapie» dice Folkman. I farmaci antiangiogenesi, inoltre, funzionerebbero forse meglio quando la malattia è all’inizio.

Ma prima che si possa sperimentarli su pazienti con cancro non avanzato, per cui ci sono altre terapie a disposizione, ci vorranno forse anni. «E prima della fine della fase II, forse dell’inizio della fase III» dice Folkman «non saremo autorizzati a usare endostatina e angiostatina insieme, cosa che nei topi ha fatto regredire i tumori. Nessuno sa cosa farà negli esseri umani. Ma è quello che tutti aspettano di vedere».

La fase II, per valutare l’efficacia dell’endostatina, è da pochi mesi iniziata su un centinaio di malati con un raro tumore del pancreas, quello che nei primi esperimenti sembra aver dato i risultati migliori. Ed è di pochi giorni fa la notizia che anche l’angiostatina ha iniziato la fase II, in pazienti con tumore del polmone, in combinazione con chemioterapia. «Ci vorranno tre, quattro anni prima di poter tirare le somme» prevede Folkman.

La speranza è che i farmaci, combinati magari con chemio e radioterapia, possano rendere il cancro una malattia cronica. Con una terapia da continuare magari per tutta la vita, come i topi del laboratorio di Folkman, morti di vecchiaia nonostante il cancro. Queste molecole, infatti, sono quasi del tutto prive di effetti collaterali.

Tra veder scritto in un articolo scientifico «nessuna tossicità osservata» e vedere i pazienti in carne e ossa, «c’è la stessa differenza che tra andare a Parigi e guardarla su una mappa» assicura Folkman, raccontando dei malati al vicino Dana-Farber Cancer Institute. «Arrivano in macchina e vengono solo per prendere le dosi di farmaco per la settimana, e per le analisi. Non si distinguono dai visitatori perché sembrano sani. Qualcuno è ingrassato per impressionare i familiari e far vedere che sta bene».

È ancora presto per sapere se queste persone guariranno o se la malattia è destinata a ripresentarsi più aggressiva di prima. E qualunque medico sa bene che la bontà di una cura non si giudica da casi singoli, m

agari fortunati. Solo i prossimi studi potranno verificare se i farmaci di Folkman funzionano, e per quali tumori.«Tutto ciò che posso dire è che, se sei un topo e hai un tumore, ti possiamo aiutare» disse lo scienziato di Harvard all’indomani dell’annuncio sul Times. Le aspettative esagerate hanno messo a rischio la reputazione di Folkman, oggi costretto a spiegare perché i risultati dei suoi farmaci sono inferiori a quanto ci si attendeva. Quelli che ha scoperto, dice, sono «beautiful drugs», ottimi farmaci. Lui ci crede ancora. Però crede anche nelle regole della scienza basata su prove. E le accetta. Quanto ai danni alla reputazione, se il clamore sulla stampa è servito a portare da lui anche un solo paziente che beneficerà della terapia, allora, dice Folkman alla fine della conversazione, a registratore spento, non c’è cosa di cui gli importi meno. Chiara Palmerini e Sergio Pistoi