I supercomputer, noti anche come HPC (High Performance Computing) sono sistemi di elaborazione in grado di svolgere un lavoro di calcolo ad altissime prestazioni. Storicamente utilizzati per il calcolo scientifico, i supercomputer sono in grado di elaborare quelle simulazioni la cui complessità rientra nell’ordine di numeriche al di fuori della porta dei comuni PC o dei server presenti nella stragrande maggioranza dei data center.
Per rendere l’idea, a livello puramente divulgativo, un HPC presente nella TOP500, la lista che elenca ufficialmente i cinquecento più potenti supercomputer al mondo, può rivelarsi in grado di svolgere in una frazione di secondo un lavoro di calcolo che una singola workstation, a prescindere dalle sue performance, arriverebbe a richiedere anche diversi anni.
Ciò che distingue il semplice personal computer dal supercomputer non è soltanto l’ordine di grandezza della potenza di calcolo, ma l’architettura hardware-software. Inoltre, per via delle oggettive dimensioni e del numero di core da alimentare, i data center che ospitano i sistemi HPC sono inoltre estremamente energivori e richiedono apposite valutazioni anche in termini di sostenibilità economica ed ambientale, con un orientamento sempre più marcato verso l’impiego di fonti rinnovabili.
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Supercomputer. La classifica ufficiale TOP500 e il suo nuovo numero uno: Frontier
Per classificare in maniera uniforme i supercomputer attivi sul pianeta, nel 1993 è stato fondato il TOP500 project, che due volte all’anno pubblica la lista aggiornata dei 500 sistemi ritenuti più performanti, sulla base dei risultati ottenuti tramite il benchmark Linpack.
Oltre al puro e semplice ordine di classifica, TOP500 riepiloga informazioni relative all’ubicazione, all’ente proprietario e agli estremi di potenza computazionale che caratterizzano l’HPC, unitamente ai riferimenti dei provider tecnologici e all’area di utilizzo prevalente.
Abitualmente la TOP500 viene presentata in forma ufficiale in occasione di alcuni importanti eventi di settore, come la ISC High Performance Conference e la SC conference, che si tengono entrambe regolarmente negli Stati Uniti.
Il 2022 si è aperto con un’importante novità. Il supercomputer Frontier, un sistema HPE Cray basato su tecnologia AMD Epyc, collocato presso il US Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory, ha vigorosamente scalzato dalla vetta il precedente leader, il giapponese Fugaku, con una performance di picco in grado di superare per la prima volta la barriera dell’Exaflop, un risultato a tutti gli effetti epocale nella storia del supercomputing, e non solo.
AMD concretizza inoltre la promessa finora non mantenuta dall’Aurora Supercomputer, basato su tecnologia Intel, che nonostante sia chiacchierato da diversi anni, continua ad essere costantemente rinviato ed ancora non si intuiscono previsioni certe sulla sua effettiva consegna.
Frontier è dunque il supercomputer più potente al mondo, al netto del grande mistero cinese. Fonti ufficiose rivelano infatti che in Cina siano attivi ben due sistemi HPC in grado di raggiungere una capacità di picco pari a 1,3 Exaflops, valore superiore rispetto agli 1,1 Exaflops ufficialmente rilevati da Linpack sul supercomputer Frontier. La citata tecnologia cinese non è mai stata sottoposta ad alcun benchmark ufficiale, per cui al momento le sue effettive potenzialità continuano a rimanere avvolte nel mistero.
I pareri in merito sono al momento discordanti, al punto da collocarsi reciprocamente agli antipodi.
Alcuni esperti sono convinti che si tratti di pura e semplice propaganda, e la riprova sarebbe data dal fatto che entrambi gli HPC cinesi non sono stati ufficialmente sottoposti ai test di Linpack, da cui vengono estratti i report ufficiali per la redazione della lista TOP500 ufficiale.
Altri invece sostengono che, data l’entità di risorse che la Cina destina nell’ambito della ricerca e sviluppo per il supercomputing, i valori divulgati potrebbero, per quanto stupefacenti, rivelarsi assolutamente credibili, imputando l’alone di mistero che li avvolge a ragioni di carattere politico.
La partita è a tutti gli effetti aperta, ma in merito all’attendibilità garantita dal progetto TOP500, ad oggi Frontier si dimostra quale leader indiscusso di una tecnologia in continua evoluzione.
La prepotente ascesa di AMD nel mercato HPC
Il grande successo di Frontier, come citato, si basa sulla tecnologia computazionale della terza generazione Epyc di AMD, che nel giro di soli cinque anni è riuscita a portare ben 93 supercomputer nella top 500. I processori Epyc, utilizzati sia per i sistemi HPC che per i sistemi server, si distinguono nell’elevata quantità di core presenti sulle singole CPU.
La piattaforma Epyc è basata sia su CPU “tradizionali” che su GPU per eseguire calcoli di natura vettoriale, un fattore che potrebbe rilanciare la competitività di AMD nei confronti di NVIDIA, sua storica rivale nell’ambito delle tecnologie video hardware e software.
Sul fronte CPU, Intel ha accusato e ammesso ufficialmente il colpo subito, al punto che il nuovo CEO della società di Santa Clara, Pat Gelsinger avrebbe individuato tra i primi punti di rinnovamento strategico una serie di operazioni finalizzate a guadagnare quella quota di mercato persa nei confronti di AMD ed altri produttori di tecnologie non x86, come i progetti basati sull’architettura Arm, la cui annunciata acquisizione da parte di NVIDIA non si è perfezionata per ragioni legate in larga prevalenza all’antitrust.
A livello di TOP500, Intel rimane il provider leader, con ben 388 sistemi all’attivo, un dato tuttavia in sensibile calo rispetto ai 464 HPC che poteva vantare cinque anni fa. Tale flessione è dovuta sostanzialmente ad una serie di valutazioni errate sul fronte strategico e tecnologico, che stanno producendo i loro effetti soprattutto ora. Gelsinger ha infatti confessato che nel 2023 tale calo continuerà, mentre se le strategie di rilancio dell’azienda non subiranno imprevisti, nel 2024 Intel dovrebbe iniziare a riprendere la propria leadership sui nuovi sistemi HPC.
La guerra tecnologica nell’ambito dell’HPC si fa dunque sempre più serrata, ma quali sono le ragioni per cui il supercomputing sta diventando una risorsa sempre più richiesta sul mercato?
Le applicazioni dei supercomputer
Come citato in sede di premessa, i supercomputer sono storicamente utilizzati per risolvere dal punto di vista computazionale i grandi problemi della scienza, attraverso lo svolgimento di simulazioni finalizzate a confermare l’attendibilità o meno delle ipotesi formulate dai ricercatori.
I supercomputer vengono pertanto impiegati su vari fronti della ricerca scientifica per giungere a scoperte sempre più importanti rispetto a quanto a risulta ancora ignoto nell’universo in cui viviamo.
È difficile al momento citare un solo ambito scientifico che possa risultare indifferente rispetto alle potenzialità offerte dai supercomputer, da tempo oggetto di grandi attenzioni anche da parte dei settori ricerca e sviluppo dei player industriali.
A livello mainstream, i supercomputer vengono costantemente impegnati per studiare la complessità del climate change, simulare le previsioni meteorologiche ed effettuare importanti ricerche nell’ambito della microbiologia, come è stato dimostrato in più di un’occasione durante la pandemia Covid-19. Un ambito interconnesso che vede i supercomputer costantemente impegnati nella ricerca è inoltre rappresentato dalla medicina e dalla farmacologia.
