ICT: ENEA sviluppa gemello digitale dell’intera infrastruttura di calcolo HPC

ENEA ha sviluppato una replica virtuale della propria intera infrastruttura di calcolo ad alte prestazioni (HPC)[1], compreso il supercalcolatore CRESCO disponibile presso il Centro Ricerche di Portici (Napoli), per monitorare la risorsa fisica in tempo reale, ottimizzarne l’operatività e simulare strategie di risparmio energetico. Le attività, presentate in diverse conferenze internazionali e pubblicate sulla rivista online Association for Computing Machinary, si sono svolte nell’ambito del progetto PNRR “Rome Technopole”.

Il supercalcolatore CRESCO consente di eseguire milioni di miliardi di operazioni al secondo (petaflops) in diverse attività di ricerca scientifica, che comprendono: previsioni su cambiamento climatico e qualità dell’aria; ottimizzazione delle reti elettriche; studi su fusione nucleare ed efficienza energetica; simulazioni su materiali innovativi e nanotecnologie, biotecnologie e salute, big data, intelligenza artificiale e machine learning.

Grazie al gemello digitale del data center HPC, i ricercatori ENEA avranno a disposizione nuovi strumenti avanzati per condurre diverse attività strategiche, tra le quali: la manutenzione predittiva per individuare eventuali anomalie prima che possano compromettere il funzionamento dell’infrastruttura; l’efficienza energetica, che potrà essereottenuta simulando soluzioni innovative di raffreddamento e di gestione dei carichi di lavoro; una maggiore resilienza dell’infrastruttura di calcolo, resa possibile dall’elaborazione di scenari di guasto e dalla valutazione dei percorsi più efficaci di ripristino operativo.

Nello specifico, il sistema sviluppato da ENEA, in collaborazione con la start-up Trakti, combina quattro tecnologie avanzate: il digital twin, o gemello digitale, che è una replica virtuale di un sistema fisico, in questo caso un data center, che permette di monitorare, simulare e ottimizzare in tempo reale il suo funzionamento (consumi energetici, raffreddamento, carichi di lavoro e possibili guasti); la blockchain, che offre un registro distribuito per archiviare dati in blocchi concatenati in modo sicuro e immutabile, garantendo trasparenza, tracciabilità e affidabilità;  i token, ossia unità digitali in cui vengono suddivise le risorse del data center (potenza di calcolo, memoria ed energia), che vengono assegnate o scambiate tra utenti e progetti; i contratti digitali con valore legale registrati su blockchain (Smart Legal Contract), che permettono di automatizzare e regolare in maniera sicura l’impiego di server, storage e rete del data center.

“Il nostro gemello digitale simula, attraverso l’uso dell’Intelligenza Artificiale, scenari, ottimizzazione delle risorse, miglioramento della tolleranza ai guasti e, soprattutto, riduzione dei consumi di energia; infine, li registra su blockchain, così da garantire tracciabilità, sicurezza e affidabilità delle informazioni e delle decisioni prese”, spiega la matematica Marta Chinnici del Laboratorio ENEA di Infrastrutture per il calcolo scientifico e ad alte prestazioni del Dipartimento Tecnologie energetiche e fonti rinnovabili, presso il Centro Ricerche di Portici (Napoli). “Consumi e costi delle operazioni del nostro data center diventeranno più trasparenti e tracciabili e, infatti, abbiamo già registrato un incremento del 40% nella visibilità dei costi legati alle risorse condivise”, prosegue Chinnici.

I data center rappresentano la ‘spina dorsale’ che supporta la crescente domanda di capacità di elaborazione dati e archiviazione, a beneficio di imprese e cittadini. Tuttavia, la loro rapida espansione comporta sfide significative in termini di fabbisogni energetici e di impatto ambientale: si stima che i data center consumino oggi circa il 3% dell’energia globale, con una previsione di crescita fino al 21% della domanda energetica mondiale entro il 2030. Sul fronte delle emissioni, contribuiscono oggi per lo 0,3% alle emissioni climalteranti globali, con una crescita attesa fino all’8% entro il 2030. “Con la crescita della domanda di risorse di calcolo HPC, l’ottimizzazione dei consumi energetici dei data center diventa una questione cruciale. Con questa attività puntiamo a dimostrare l’applicabilità agli ambienti HPC del gemello digitale, che potrebbe diventare presto un punto di riferimento per una gestione più sostenibile, sicura e intelligente delle infrastrutture digitali critiche”, conclude Chinnici.

A cura di: Stefania Marconi () - Ufficio stampa e relazione con i media

[1]Il Data Center High Performance Computing (HPC) dell’ENEA ha il suo nucleo principale presso il Centro Ricerche ENEA di Portici, dove è installato il supercalcolatore CRESCO 6, 7 e 8 ma esistono nodi e infrastrutture di supporto anche in altri centri di ricerca ENEA (ad esempio Frascati e Casaccia vicino Roma), che fanno parte della rete HPC e collaborano per calcolo distribuito, lo storage e la gestione dati.