Soluzioni software per un supercalcolo a basso consumo
I potenti supercomputer su scala exa si riveleranno fondamentali per la ricerca scientifica del futuro, ma secondo le previsioni consumeranno grandi quantità di energia. «Il consumo di energia potrebbe essere dell’ordine di decine di megawatt», osserva Georgios Goumas, coordinatore del progetto REGALE, dell’Istituto di comunicazione e sistemi informatici del Politecnico nazionale di Atene in Grecia. «Inoltre, sistemi di questa portata sono piuttosto difficili da programmare, soprattutto se si punta a una scalabilità dell’ordine di migliaia o addirittura milioni di nodi di calcolo.» Sebbene gran parte dei supercomputer prenda l’energia dalla rete centrale, l’aumento della domanda potrebbe rendere necessario generare energia in loco. Affrontare il problema dell’efficienza energetica è dunque essenziale per garantire la fattibilità e l’adozione diffusa del calcolo su scala exa. Per affrontare questo problema, il progetto REGALE ha riunito esperti di supercalcolo e docenti universitari, nonché utenti finali di settori critici come le energie rinnovabili, la valutazione dei rischi aziendali e l’industria automobilistica.
Software per sistemi di supercalcolo
«Ci siamo concentrati sull’utilizzo efficace delle risorse di calcolo per migliorare le prestazioni delle applicazioni, il rendimento del sistema e l’efficienza energetica», spiega Goumas. «Abbiamo anche studiato come garantire un uso facile e flessibile dei servizi di supercalcolo da parte degli sviluppatori di applicazioni e degli utenti.» A tal fine, il progetto ha costruito diversi prototipi di supercomputer. In particolare, ha identificato e attuato un software che intende garantire un coordinamento fluido tra processi, nodi e sistemi. Questo software comprende il miglioramento e il coordinamento di diversi strumenti open-source come OAR, EAR, DCDB, EXAMON, COUNTDOWN, MELISSA, RYAX e altri, necessari per un uso efficace delle risorse e per l’esecuzione di applicazioni complesse. «Questi diversi strumenti lavorano di concerto per supportare operazioni efficienti dal punto di vista energetico a diversi livelli dell’architettura», spiega Goumas. «Inoltre, aiutano a implementare un’infrastruttura di base che supporta la modularità e l’interoperabilità, e può integrare qualsiasi componente con modifiche minime.»
Soluzioni a basso consumo, sostenibili ed ecologiche
La soluzione di REGALE è stata collaudata con successo insieme a partner industriali per dimostrare che gli strumenti funzionano in modo ottimale in una serie di casi d’uso. L’architettura di supercalcolo di REGALE è stata applicata alla progettazione di un paraurti per auto in polimeri rinforzati con carbonio e alla realizzazione di turbine idrauliche. «Molti di questi strumenti stanno facendo il loro ingresso nelle strutture di supercalcolo industriali o accademiche», aggiunge Goumas. «I partner del progetto hanno inoltre espresso un forte interesse a sviluppare ulteriormente l’architettura e il quadro generale di questa soluzione.» L’obiettivo finale è quello di garantire che i progressi raggiunti attraverso il progetto REGALE rendano il supercalcolo in Europa più efficiente dal punto di vista energetico, più sostenibile e più ecologico. Il progetto è stato realizzato con il sostegno dell’impresa comune europea per il calcolo ad alte prestazioni (impresa comune EuroHPC), un’iniziativa istituita per sviluppare un ecosistema di supercalcolo di caratura internazionale in Europa. «REGALE è partito con obiettivi ambiziosi, un consorzio di eccezionali partner europei eterogenei, e con l’idea di aprire la strada a una maggiore efficienza energetica nella nuova generazione di supercomputer su scala exa», spiega Goumas. «Grazie all’impegno di tutti i partner e alla loro eccellente collaborazione, siamo ora in grado di presentare la toolchain REGALE, una base aperta e scalabile per il supercalcolo sostenibile.»
Efficienza energetica su scala exa
Questo aumento della capacità di calcolo potrebbe migliorare una serie di applicazioni complesse, tra cui la previsione meteorologica, la prevenzione delle catastrofi naturali e i modelli climatici. Altri possibili utilizzi finali includono la medicina personalizzata e l’intelligenza artificiale. «Oltre a queste applicazioni, il calcolo su scala exa può anche democratizzare l’accesso alle risorse di supercalcolo», aggiunge Goumas. «Il mondo della ricerca, quello accademico e le PMI potrebbero accedere in modo più facile ed economico ai servizi informatici avanzati.»
Parole chiave
REGALE, IC EuroHPC, software, calcolo, scala exa, supercalcolo, energia, efficienza, strumenti, HPC, calcolo ad alte prestazioni
