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Leonardo, il supercomputer che consumerà come una città da 180 mila abitanti

Esiste un supercomputer che consumerà quanto una città. Come Modena ad esempio, oppure come tutto il centro storico di Roma o il Municipio 8 di Milano. Si tratta di Leonardo, questo il nome di quello che diverrà il primo supercomputer europeo in termini di potenza di calcolo e il secondo nel mondo dopo un analogo cervellone già in funzione a Tokyo.

Leonardo, che entro il 2022 sarà acceso nel Tecnopolo di Bologna, consumerà a pieno regime come 180 mila persone

Il supercomputer, finanziato dall’Unione europea e gestito dal Cineca (il consorzio interuniversitario italiano dedicato al supercalcolo), disporrà di capacità formidabili che saranno messe a disposizione della ricerca scientifica e industriale di tutta Europa.

Il supercomputer Leonardo consumerà come una città di 180 mila persone, ma per il 50% userà elettricità green

Complessivamente Leonardo sarà composto da 14 mila acceleratori Gpu e 6500 Cpu, centrali di calcolo capaci di elaborare simultaneamente dati e informazioni che verranno installati in un labirinto di 150 rack, grossi armadi ultra tecnologici collegati gli uni agli altri e collocati negli enormi spazi bolognesi del Tecnopolo, luogo che a breve diventerà uno dei cuori del supercalcolo mondiale.

Per utilizzare tutta questa potenza ci sarà però un prezzo da pagare. In termini di consumo energetico, e quindi di impatto ambientale. E anche in termini finanziari, perché le bollette della luce saranno salatissime. Un supercomputer è infatti come una Ferrari, un bolide capace di andare velocissimo ma che, proprio per questo, “beve” carburante in quantità. Con la differenza che, almeno in teoria, Leonardo non si fermerà mai per andare ai box o in garage, perché una capacità di calcolo simile non viene mai lasciata senza un utilizzo.

Per questo, nella costruzione dell’infrastruttura che farà funzionare il sistema, decine di scienziati, ingegneri e tecnici hanno studiato come mitigarne al massimo i consumi.

Il supercomputer del Cineca “Marconi100” a Bologna. Leonardo sarà 10 volte più potente.

Come mitigare i consumi di un supercomputer come Leonardo?

“Da sempre il nostro consorzio – spiega David Vannozzi, direttore generale di Cineca – elabora grandi quantità di dati e per farlo ha necessità di una gran quantità di energia. L’attenzione alla sostenibilità è dunque uno dei punti cardine delle nostre politiche e lo sarà ancor di più in previsione dei futuri sviluppi del supercomputing: le sfide che attendono la società sono molteplici, come l’emergenza climatica, l’intelligenza artificiale o la medicina di precisione, e richiedono una potenza di calcolo sempre crescente, da sviluppare però con consumi efficaci. L’obiettivo di raggiungere la sostenibilità è una delle sfide che Cineca vuole affrontare”. 

“Tutte le soluzioni tecnologiche che porteremo al Tecnopolo sono state valutate anche dal punto di vista dell’impatto ambientale”, aggiunge Massimo Alessio Mauri, facility manager del Cineca e responsabile progetto Tecnopolo. Il che vuol dire che tanta attenzione sarà dedicata all’infrastruttura elettrica e meccanica, all’illuminazione e alle tecnologie usate per raffreddare il supercomputer.

Senza il raffreddamento Leonardo “brucerebbe” in brevissimo tempo, le sue Cpu inizierebbero a perdere in efficienza e a guastarsi in numero sempre maggiore. In breve smetterebbe di funzionare. Proprio per tenere a bada la temperatura sarà usato un sistema di raffreddamento ad acqua. Un circuito chiuso che “immetterà” nel sistema liquido a 38 gradi e lo riprenderà in carico all’uscita a 48 gradi perché riscaldato dalle Cpu impegnate alla massima potenza possibile nei calcoli e nelle elaborazioni.

Al raffreddamento dell’acqua penseranno non i classici gruppi frigo, come succede in tanti data center in tutto il mondo, ma dei dry cooler, ventoloni collegati ad una batteria adiabatica, capace cioè di sfruttare l’evaporazione dell’acqua per abbattere la temperatura..

La differenza? “I dry cooler saranno più efficienti e i consumi saranno ridotti rispetto alle classiche soluzioni“, spiega Mauri.

Leonardo in numeri

  • 240 petaflops di potenza di picco (milioni di miliardi di operazioni al secondo)
  • 150 rack (armadi)
  • 5000 server
  • 6500 cpu e 14000 gpu
  • 1000 mq di data center
  • 2000 mq di sovrastruttura elettrica
  • 1500 mq di motogeneratori per le emergenze
  • 2500 mq di macchinari per il raffreddamento

I tecnici del Cineca hanno anche preso in considerazione l’ipotesi di eventi meteo estremi. Bologna è una città già calda di suo durante l’estate, e le cose potrebbero peggiorare in futuro a causa del climate change. Come fare quindi in caso di giornate caldissime? In quel caso, se i dry cooler non bastassero, la potenza di calcolo di Leonardo sarà abbassata e questo porterà all’abbassamento delle temperature. In gergo si parla di power capping.

La scelta dell’energia pulita

Non è tutto. Il data center di Leonardo avrà il certificato Lead di livello Gold, una certificazione che imporrà al gestore di utilizzare almeno il 12% di energia rinnovabile. Cineca con Leonardo conta di arrivare almeno al 50% di energia pulita e rinnovabile

Leonardo preleverà h24 energia elettrica dalla rete nazionale, quindi tecnicamente non inquinerà. Non ci saranno camini né emissioni, se non in caso di emergenza, qualora saltasse l’energia elettrica. Ovviamente i consumi di Leonardo comporteranno la produzione di energia in altri luoghi, in centrali idroelettriche ad esempio, e sarà lì che potenzialmente ci saranno le emissioni. Da qui la decisione di di ottenere almeno il 50% di energia da fonti pulite. Quindi da solare, eolico e idroelettrico.

L’indice di efficienza (si parla del Pue, power usage effectiveness) sarà poi il più basso possibile. Il che vuol dire che i consumi saranno ridotti all’osso.

I data center hanno in media un indice Pue di 1,8. Leonardo raggiungerà l’1,18: per ogni watt usato direttamente dal supercomputer ne servirà solo una frazione in più per garantire la piena operatività di tutto il sistema, raffreddamento compreso.

“Per noi di Cineca si tratta di una sfida tecnica importante, Bologna è una città impegnativa dal punto di vista delle temperature ma nonostante questo abbiamo gettato il cuore oltre l’ostacolo e elaborato una soluzione di cui speriamo si parlerà molto in futuro”, conclude Mauri. 

Nella foto di apertura il supercomputer del Centro meteo europeo, con sede a Bologna. Leonardo avrà un aspetto simile.

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