simulazioni numeriche

Scopriamo insieme LUMI, il supercomputer piu` potente d'Europa che Illumina il futuro della ricerca, dove calcolo estremo e rispetto ambientale si uniscono in un unico progetto Ecco a voi LUMI! Il supercomputer piu`potente in Europa e terzo al mondo, localizzato nel CSC data center a Kajaani, in Finlandia. Un calcolatore da 2048 nodi, ognuno equipaggiato con 128 CPUs, piu` altri 2978 nodi da 4 GPUs l'uno. Il tutto una fantasmagorica potenza di calcolo di 375 petaflops. Ve ne parlo perche` un mio proposal di ricerca e` stato di recente premiato con un tempo di calcolo di circa 1 milione di CPU-hours, da utilizzare proprio su questa bestia di computer! Cio` che sto facendo e` lo svolgimento di sofisticate simulazioni numeriche delle ultime fasi di vita di alcuni particolari sistemi binari, composti da due nane biache, prima che esplodano come una supernova 1a a seguito della loro fusione. Ma questo e` solo uno delle svariate decine di progetti scientici che traggono beneficio da questo prodigio tecnologico. Figura1: Il supercomputer LUMI. Credits: Fade Creative e lumi-supercomputer.eu LUMI (Large Unified Modern Infrastructure) è uno degli strumenti scientifici più importanti e noti al mondo, progettato per garantire una performance di calcolo di livello mondiale nel periodo 2021-2027. Esso è gestito dal consorzio LUMI, di cui fan parte Finlandia, Belgio, Repubblica Ceca, Danimarca, Estonia, Islanda, Norvegia, Polonia, Svezia e Svizzera. Per avere un'idea della potenza di calcolo di LUMI, basti pensare che essa e` equivalente è equivalente alle prestazioni combinate di 1.5 milioni di computer portatili di ultima generazione, che se messi uno sopra l'altro formerebbero una torre alta 23 chilometri, quasi tre volte il monte Everest! Al servizio di tutta la scienza LUMI, con la sua enorme potenza di calcolo, sta e continuera` ad aiutare il compimento di una grande varieta` di progetti scientifici, dall'astrofisica alla fisica atomica, dall, infinitamente grande all'infinitamente piccolo. Ad esempio, il progetto SPH-EXA, gestito da un team di ricercatori svizzeri, calcolera` nuove simulazioni numeriche che faranno luce su uno dei più grandi problemi ancora irrisolti dell'astrofisica: l'origine delle masse delle stelle nella nostra galassia, o in parole povere, perché la maggior parte delle stelle ha una massa simile a quella del Sole (o leggermente inferiore), mentre pochissime sono molto più massicce. Negli ultimi due decenni, la teoria della formazione stellare e` notevolmente progredita, soprattutto grazie all'avanzamento delle simulazioni numeriche. Questi calcoli hanno suggerito che la turbolenza interstellare e l'autogravità, principalmente l'attrazione gravitazionale interna degli ammassi di gas più densi che si formano nel mezzo interstellare, sono i due ingredienti che determinano la massa delle stelle. Tuttavia, finora nessun calcolo è stato in grado di modellare un volume sufficientemente ampio del mezzo interstellare con una risoluzione abbastanza alta da risolvere sia gli ammassi più piccoli che quelli più grandi di gas denso, che produrranno, rispettivamente, le stella più piccole e quelle più grandi. In altre parole, sono necessari sia un grande volume di calcolo (per garantire una statistica sufficientemente grande) che un'alta risoluzione, in quanto le stelle massicce sono rare e le stelle più piccole devono essere risolte. Altri progetti si focalizzano invece su eventi piu` estremi, come la fusione di stelle di neutroni in un sistema binario (figura 2), una classe di eventi che rilascia un'enorme quantità di energia producendo un breve Gamma-ray Burst, una delle esplosioni più luminose nell'Universo dopo il Big Bang, oltre ad una grande quantita` di elementi pesanti (tipicamente dell'ordine di decine di masse terrestri nel caso dell'oro). Figura 2: Simulazione numerica della fusione di due stelle di neutroni. Ogni pannello mostra una porzione di spazio delle dimensioni di circa 140 km da sinistra a destra. Le stelle spiraleggiano gradualmente l'una verso per poi fondersi. Nel processo, la massa viene dispersa in bracci a spirale che successivamente si avvolgono intorno all'oggetto centrale. Credit: Stephan Rosswog. Per un futuro sostenibile Un'ultima curiosita`: non solo LUMI e` alimentato al 100% da energia idro-elettrica, ma utilizza anche un sistema di raffreddamento ad acqua che consente di riciclare il calore generato dal suo funzionamento per riscaldare la cittadina di Kajaani, sostituendo così il calore prodotto da combustibili fossili. In questo modo, il fabbisogno di riscaldamento di Kajaani puo` essere coperto fino al 20% , riducendone l'impronta di carbonio annuale di circa 13500 tonnellate di CO2 equivalente, una quantità pari alla CO2 prodotta da 4000 automobili. Fonti: Sito di LUMI "LUMI ranked high on the new top lists"

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LUMI: Supercomputer Europeo e Modello di Sostenibilità Ambientale

La turbolenta nascita delle stelle

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