Il calcolo ad alte prestazioni (HPC) sta entrando in una nuova era: ne è convinto Massimo Chiriatti, Chief Technology and Innovation Officer di Lenovo. Una nuova era che sarà definita dalla richiesta da parte dei clienti di sistemi di calcolo ad alte prestazioni efficienti dal punto di vista energetico, da una maggiore accessibilità alla tecnologia e da una “partnership” per i progetti di intelligenza artificiale. Questo, a sua volta, sta contribuendo a risolvere alcuni dei maggiori problemi dell’umanità, dal cambiamento climatico alla sovrappopolazione.
La risposta a queste esigenze ha portato a tre tendenze chiave: l’exascale computing, che sta portando l’HPC a una nuova soglia di prestazioni e di efficienza energetica; l’intelligenza artificiale, che sta convergendo con l’HPC per risolvere alcuni dei problemi più difficili dell’umanità; e l’HPCaaS (High Performance Computing as a Service), che sta aprendo l’HPC a un nuovo pubblico.
L’importanza dell’exascale computing
L’exascale computing è la soglia di un quintilione di calcoli al secondo, ovvero 1.000.000.000.000.000.000 al secondo. È stata accolta unanimemente come l’inizio di una nuova era dell’elaborazione ad alte prestazioni, che consentirà agli scienziati di raggiungere risultati sempre più importanti, come la modellazione del clima e la comprensione del cervello umano, in modo più efficiente che mai.
Praticamente rappresenta l’avanguardia del calcolo ad alte prestazioni: come le corse di Formula Uno (F1), è una fonte di innovazioni che col tempo si diffonderà nel più ampio mercato dell’informatica aziendale. In F1, tecnologie come il turbocompressore cinetico e i sistemi di recupero dell’energia sono state progettate per lo sport d’élite, ma ora sono disponibili in quasi tutte le auto.
L’exascale computing, come la F1, si concentra sull’efficienza e su come ottenere le migliori prestazioni possibili ai limiti delle leggi della fisica. Allo stesso modo, con l’exascale computing si pongono enormi sfide per quanto riguarda l’uso dell’energia e la sostenibilità: come raggiungere questo livello di prestazioni rimanendo entro i limiti del data center. Per essere più sostenibili, i sistemi HPC devono garantire prestazioni efficienti. Questo livello di prestazioni richiede anche sistemi di raffreddamento efficienti per garantire affidabilità e prestazioni migliori. In Lenovo utilizziamo il sistema di raffreddamento ad acqua calda Neptune che raggiunge un’efficienza superiore al 90% nella rimozione del calore e consuma il 40% di energia in meno per raffreddare un rack di server rispetto al tradizionale raffreddamento ad aria.
Lenovo ha una filosofia di progettazione che definiamo “exascale to everyscale”, ovvero i progressi del calcolo exascale scendono a cascata negli altri livelli di calcolo ad alte prestazioni. La maggior parte delle aziende non ha bisogno di implementare un sistema exascale del costo di centinaia di milioni, ma può comunque ottenere valore aggiunto, ad esempio utilizzando sistemi petascale (“appena” 1.000.000.000.000.000 di calcoli al secondo).
Perché l’HPC è fatto per l’Intelligenza Artificiale
Quando si parla di ricerca all’avanguardia, appare evidente la convergenza tra intelligenza artificiale (IA) e l’HPC, e le due tecnologie lavorano spesso in simbiosi. La crescente domanda di potenza di calcolo necessaria per l’addestramento di modelli evoluti di intelligenza artificiale trova una sua “naturale” risposta nell’adozione di tecnologie HPC. Esiste anche un crossover in cui l’IA viene impiegata in un flusso di lavoro HPC tradizionale per rendere la ricerca più produttiva.
Grazie all’HPC, l’IA e l’apprendimento automatico (ML Machine Learning) stanno aiutando i ricercatori ad affrontare alcuni dei problemi più gravi dell’umanità. Dalla ricerca di nuove modalità per nutrire la popolazione mondiale nei prossimi decenni alla diagnosi di disturbi della retina che minacciano la vista, i sistemi HPC offrono alle università e alle aziende globali la potenza di calcolo necessaria per condurre ricerche all’avanguardia legate alla IA e al ML.
La ricerca basata sull’intelligenza artificiale e sull’HPC sta risolvendo il problema della riduzione della resa alimentare causata dai cambiamenti climatici. La resa delle colture alimentari è già in calo e la produzione alimentare globale dovrà aumentare del 50% per tenere il passo con l’aumento della domanda, a causa della crescita della popolazione.
Il risultato finale è che l’umanità ha bisogno di modi nuovi e più efficienti per coltivare il cibo. L’HPC sarà fondamentale per risolvere questo problema, utilizzando infrastrutture di calcolo potenti ed efficienti allineate con l’intelligenza artificiale per elaborare enormi quantità di dati raccolti da fonti quali immagini satellitari, bollettini meteorologici e persino sensori nei campi.
In campo medico, l’intelligenza artificiale, alimentata dall’HPC, potrebbe aprire un modo completamente nuovo di trattare le malattie, con l’IA che fornisce le conoscenze necessarie per adattare geneticamente le cure per ogni singolo paziente. Si prevede che la “medicina personalizzata” modificherà il modo in cui trattiamo le malattie, ma riuscire a coglierne tutte le opportunità richiede un’enorme quantità di potenza di calcolo.
GOAST (Genomics Optimization and Scalability Tool) di Lenovo, che si basa sull’HPC, ha accelerato il processo di sequenziamento di un genoma umano da oltre 150 ore a soli 18 minuti, rendendo possibile l’alba della medicina personalizzata.
Modalità di consumo più convenienti
Come in molte altre aree dell’informatica, i modelli “as a service” stanno cambiando il modo di consumare l’HPC e lo rendono più accessibile ai ricercatori di tutto il mondo.
Il calcolo ad alte prestazioni basato sul cloud è l’area del calcolo ad alte prestazioni che sta crescendo più rapidamente, consentendo alle organizzazioni di aggiungere rapidamente capacità aggiuntiva. Il modello “as a service” sta crescendo più rapidamente di qualsiasi altro, con il 15% del mercato già nel cloud.
Con HPCaaS gli utenti possono pagare mensilmente con un investimento di capitale minimo, riducendo il costo totale grazie all’eliminazione dell’over-provisioning. I clienti possono disporre delle migliori e più recenti tecnologie di calcolo ad alte prestazioni, aggiornandole quando diventano obsolete. Quando si tratta di aggiungere ulteriore potenza, non bisogna fare altro che chiedere.
L’HPC cambierà il mondo in meglio
Questi trend definiranno il potenziale dell’HPC in questo decennio e oltre. Quando si tratta dei più drammatici problemi che l’umanità si trova ad affrontare, dalle malattie ai cambiamenti climatici, alle previsioni meteorologiche, l’HPC lavora fianco a fianco con l’intelligenza artificiale per fornire soluzioni. L’HPC si sta evolvendo rapidamente, grazie alle tecnologie di calcolo exascale che forniscono innovazioni che renderanno possibili le scoperte di domani, e grazie ai modelli “as a service” che mettono questa tecnologia a disposizione di un numero crescente di ricercatori.
