Una replica virtuale alimentata da AI e blockchain per ottimizzare i consumi, simulare strategie e garantire resilienza alla ricerca ad alte prestazioni
ENEA ha sviluppato una replica virtuale della propria intera infrastruttura di calcolo ad alte prestazioni (HPC), 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 è in grado di elaborare milioni di miliardi di operazioni al secondo, raggiungendo una potenza di calcolo nell’ordine dei petaflops. Questa straordinaria capacità è messa al servizio di numerosi e diversificati ambiti della ricerca scientifica: dalle previsioni sui cambiamenti climatici e la qualità dell’aria, all’ottimizzazione delle reti elettriche. Supporta inoltre studi avanzati sulla fusione nucleare e l’efficienza energetica, nonché simulazioni per lo sviluppo di materiali innovativi, nanotecnologie, biotecnologie e applicazioni per la salute. La sua potenza è cruciale anche per gestire big data e per alimentare progetti di 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 queste spicca la manutenzione predittiva per individuare eventuali anomalie prima che possano compromettere il funzionamento dell’infrastruttura. Ma anche la gestione dell’efficienza energetica, che potrà essere ottenuta simulando soluzioni innovative di raffreddamento e di gestione dei carichi di lavoro. E ancora, 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.
Quattro tecnologie avanzate
Nello specifico, il sistema sviluppato da ENEA, in collaborazione con la start-up Trakti, combina quattro tecnologie avanzate. La prima è il digital twin, o gemello digitale, 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 seconda è la blockchain, che offre un registro distribuito per archiviare dati in blocchi concatenati in modo sicuro e immutabile, garantendo trasparenza, tracciabilità e affidabilità. La terza sono 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. Infine, l’ultima tecnologia avanzata sono 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.
Ottimizzare i consumi energetici
«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», 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). «Infine, li registra su blockchain, così da garantire tracciabilità, sicurezza e affidabilità delle informazioni e delle decisioni prese. 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», ha aggiunto.
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 infatti 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 – ha concluso Chinnici – 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».
