titan

“Sto lavorando a una cosa più importante della bomba. Sto lavorando a un computer”. Era il 1946 e a pronunciare quelle parole era John Von Neumann, il matematico che dopo aver collaborato al progetto Manhattan per la realizzazione della prima bomba atomica usò il suo talento per spianare la strada all’informatica moderna. E oggi sarebbe orgoglioso di sapere che ai laboratori di Oak Ridge, dove si lavorava – e in parte si lavora ancora – per costruire le bombe, è stato appena inaugurato “Titan”, il supercomputer più potente del mondo. Certo, un primato destinato a essere presto scalzato vista la velocità con cui si circola sull’autostrada dell’informatica: solo lo scorso giugno a detenere il titolo era il “Sequioia” dei Lawrence Livermore Labs. Ma “Titan” apre una nuova epoca nello sviluppo di computer sempre più veloci: invece di puntare tutte sulle CPU, i tradizionali processori (o microchip), basa la sua potenza sulle GPU, le schede grafiche che fanno girare i videogiochi.

Il vantaggio delle schede grafiche

jaguar

Il mercato dei videogames, con un fatturato in continua crescita che oggi sfiora i 30 miliardi di dollari l’anno, è il settore che sta spingendo di più gli ingegneri informatici a potenziare la velocità di calcolo dei processori. E ciò che serve ai giocatori per calarsi in straordinarie simulazioni di mondi virtuali è esattamente ciò che occorre agli scienziati per simulare scenari complessi, come le architetture delle centrali nucleari o la dinamica dei cambiamenti climatici. E “Titan” riesce a processare dati alla velocità di 20 petaflop, ossia 20mila trilioni di calcoli al secondo. Quanto mezzo milione di laptop, per intenderci. Ed è ancora poco per i propositi per cui è stato realizzato: la frontiera è quella dell’esaflop, pari a 1000 petaflop. Ma usando la tecnologia odierna, il gioco non varrebbe la candela. Un computer del genere richiederebbe due gigawatt di energia, pari alla produzione di due centrali nucleari. Non certo un’inezia. Ed è qui che entrano in gioco i videogames.

nvidia

Nvidia, la famosissima industria di schede grafiche per PC, di esigenze di calcoli sempre più veloci ne sa qualcosa. I videogiochi di oggi richiedono miliardi o trilioni di calcoli per secondo. E per farlo usano un sistema di lavoro in parallelo: invece di suddividere le operazioni da compiere su un piccolo numero di unità del processore (come i dual-core, quad-core e così via, tante quante sono le unità di calcolo delle CPU tradizionali), le GPU – graphics processing unit – sfruttano centinaia di processori che eseguono i calcoli in parallelo. È ciò che permette all’acqua di un fiume, nei mondi virtuali dei videogames, di riflettere la luce proveniente da un sole virtuale. Una simulazione reale che segue le leggi della fisica, esattamente ciò di cui gli scienziati hanno bisogno. “Stiamo cercando di simulare il mondo reale, il mondo fisico, su questi supercomputer. Se ci pensiamo, sono proprio come una macchina del tempo che ci permette di guardare nel futuro e comprendere cosa accadrà”, spiega Buddy Bland, alla guida del progetto Titan. Uno degli aspetti più interessanti riguarda infatti la simulazione della dinamica del cambiamento climatico. “Gli scienziati del Centro Nazionale per la Ricerca Atmosferica stanno tracciando l’impatto del cambiamento climatico simulando il sistema Terra con l’atmosfera, gli oceani, le terre emerse ed i ghiacciai. In un singolo giorno di simulazione, Titan permette agli scienziati di simulare 1-5 anni di dati”, spiega Sumit Gupta di Nvidia.

Costi e benefici di un supercomputer

Tutto questo, certo, ha un costo. Cento milioni di dollari e una bolletta elettrica di 9 milioni l’anno. Senza contare che Titan non è certo il massimo in termini di miniaturizzazione e silenziosità. Ricorda piuttosto i grandi calcolatori dei primi anni dell’era informatica, tra la fine degli anni ’40 e gli anni ’50 del secolo scorso. Titan occupa circa duemila metri quadri in un enorme stanzone rumorosissimo a causa delle ventole costruite per raffreddare i processori, così potenti da far tremare il pavimento. Ma si tratta di soldi ben spesi. Su questi supercomputer si può simulare praticamente di tutto, dai buchi neri ai sistemi biologici, per verificare teorie e simulare scenari futuri, di grande interesse anche per i politici. Sono 32 i progetti scientifici selezionati per “affittare” tempo di calcolo su Titan, da sfruttare a partire dal 2013.

E questo è solo l’inizio. Il supercomputer sfrutta oltre 18mila GPU per effettuare i suoi calcoli, ma in futuro se ne riusciranno a installare molte di più, aumentando al tempo stesso la loro velocità di elaborazione. Con l’evolversi delle capacità dei supercomputer, le loro prestazioni possono essere usate per simulazioni sempre più avanzate. Progetti avveniristici già in corso – come “FutureICT”, che gareggia per un sovvenzionamento di un miliardo di euro dall’UE – puntano sulle nuove generazioni del supercalcolo per far girare simulazioni di intere società umane e prevedere così i rischi sistemici del prossimo futuro. Un gigantesco videogame, insomma, che potrà risultare utile per i pianificatori politici in una società sempre più complessa.