Salve a tutti, siete all'ascolto di INSiDER - Dentro la Tecnologia, un podcast di Digital People e io sono il vostro host, Davide Fasoli.

Oggi vedremo che cos'è un supercomputer, a che cosa serve e che differenze ha rispetto ad un computer quantistico.

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La PEC, o posta elettronica a certificata, è uno strumento utilissimo, tanto che l'Unione Europea ha deciso con qualche aggiustamento di adottare lo standard PEC, ad oggi prerogativa italiana, in tutta l'Eurozona.

Avere una PEC ha ormai un costo irrisorio, ma esclusi liberi professionisti, le partite IVA o le associazioni, che la utilizzano per garantire comunicazioni ufficiali firmate e sicure, per il resto sono pressoché inutili.

O almeno fino al 6 luglio, quando entrerà in vigore l'indice nazionale dei domicili digitali.

Attraverso questo portale, a cui si può accedere tramite SPiD o CIE, i cittadini potranno infatti indicare il proprio domicilio digitale, ossia la PEC, sulla quale riceveranno le comunicazioni della pubblica amministrazione, come molte, raccomandate, certificazioni e tutto ciò che fino ad oggi riceviamo tramite posta cartacea all'indirizzo di residenza.

Lo strumento della PEC, quindi, diventerà così utilissimo anche per tutti i cittadini, che potranno ricevere le comunicazioni in modo sicuro, veloce ed efficiente, senza la paura che le raccomandate vengano perse o non arrivino a destinazione.

Inoltre, chi non indicherà la propria PEC sul portale dedicato, continuerà a ricevere le classiche raccomandate cartacee per posta, pagando però dei costi aggiuntivi.

Ecco quindi che la PEC non solo sarà uno strumento più pratico ed efficiente, ma anche più economico.

Mentre in Italia non si sa ancora se e quando verrà realizzato uno stabilimento Intel per la fase di packaging dei processori, la Germania è diventato il primo Paese a trovare un accordo con la multinazionale statunitense per la costruzione di due impianti di semiconduttori nel proprio territorio.

Il contratto prevede un investimento da oltre 30 miliardi di euro da parte di Intel e 10 miliardi direttamente dal governo tedesco, con l’obiettivo di realizzare due fabbriche per la produzione di microprocessori nei pressi della città di Magdeburgo.

L'annuncio da parte di Intel di accrescere la propria presenza nel continente europeo è strettamente connessa all'adozione del Chips Act, ovvero una serie di misure legislative e finanziarie che puntano a sostenere la produzione di semiconduttori in Unione Europea e ridurre la dipendenza del blocco orientale, garantendo inoltre alla Commissione la possibilità di controllare al meglio le esportazioni.

Spotify sta pianificando di lanciare un nuovo piano di abbonamento chiamato "Supremium" che potrebbe includere lo streaming audio lossless, e cioè la possibilità di riprodurre i brani ad alta risoluzione in formati audio non compressi.

Questa funzione, chiamata Spotify Hi-Fi, è stata annunciata nel 2021 ma non è ancora stata resa disponibile.

Il nuovo piano potrebbe essere lanciato entro la fine dell'anno inizialmente in alcuni specifici mercati.

Il motivo per cui Spotify potrebbe prevedere il pagamento di un prezzo aggiuntivo per questa funzionalità sta nel fatto che riprodurre musica a qualità superiore occuperebbe più banda per i propri server, andando di fatto a rappresentare per la piattaforma un costo superiore.

Il prezzo di Spotify Hi-Fi è stato oggetto di speculazioni, soprattutto dopo che concorrenti come Amazon Music e Apple Music hanno comunque offerto lo streaming lossless senza costi aggiuntivi.

In un paio di occasioni su questo podcast abbiamo parlato di computazione quantistica e in particolare di come funzionano ed è il ruolo che hanno e avranno i computer quantistici nella risoluzione di diversi problemi, sia matematici che informatici, portando tra l'altro anche il punto di vista di IBM, azienda che tra le altre cose lavora sulla computazione quantistica e possiede il computer quantistico più potente al mondo, in grado di risolvere in pochi secondi problemi computazionali che i più potenti supercomputer risolverebbero in centinaia se non migliaia di anni.

Ciò nonostante lo sviluppo di supercomputer tradizionali non si è affatto fermato, ma anzi è in continua crescita.

Proprio a novembre 2022, infatti, è stato ufficialmente presentato a Bologna Leonardo, il quarto supercomputer più potente al mondo, finanziato grazie ai fondi europei dell'Euro HPC, Euro High Performance Computing, che mirano a rendere l'Unione Europea tra i leader mondiali del settore.

I computer quantistici, quindi, non sono destinati a rimpiazzare i supercomputer, quanto piuttosto ad affiancarli in compiti ben specifici.

E in questa puntata cercheremo proprio di capire cosa sono e come funzionano supercomputer come Leonardo, in cosa sono diversi dai computer quantistici e perché queste tipologie di calcolatori, insieme, sono e saranno fondamentali per lo sviluppo della ricerca scientifica e di conseguenza dello sviluppo di servizi in tutti i settori della società, sia pubblici che privati.

Prima di iniziare, quindi, facciamo un breve riassunto di cosa sono e come funzionano i computer quantistici.

Tema che, come dicevamo, abbiamo approfondito con IBM nella puntata “IBM: porre le basi per i computer quantistici” .

A differenza dei computer tradizionali che ragionano in bit, ossia l'unità di base dell'informazione che può assumere valore di 0 o 1, i computer quantistici lavorano con i qubit, ossia quantum bit.

Il valore dei qubit è dato dallo stato di particelle subatomiche, come gli elettroni, che grazie alla meccanica quantistica possono assumere valori che sono combinazioni contemporanee di 0 e 1.

Questo apre la strada a una rivoluzione nel calcolo parallelo, in quanto si possono calcolare contemporaneamente milioni di combinazioni diverse di uno stesso processo, trovando in pochi secondi soluzioni a problemi che normalmente richiederebbero anni di calcoli.

E questo limite del calcolo tradizionale è sfruttato ad esempio nel campo della crittografia, dove le chiavi crittografiche, con un quantum computer abbastanza potente, verrebbero violati in qualche secondo, contro le migliaia di anni che impiegherebbe un supercomputer, che sarebbe costretto a provare, poche alla volta, tutte le possibili combinazioni.

Per fare un esempio pratico, da una parte avremo una chiave che riesce ad assumere tutte le forme possibili contemporaneamente nel momento in cui cerchiamo di aprire una serratura, dall'altra dovremmo provare a utilizzare una chiave diversa per volta.

I supercomputer dunque sono banalmente dei computer tradizionali, ma molto più grandi e performanti.

Riportando l'esempio del supercomputer Leonardo, l'intera infrastruttura occupa una superficie di ben 1500 metri quadrati, tanto quanto una casa di grandi dimensioni.

Per quanto riguarda l'architettura vera e propria, invece, i computer tradizionali e i supercomputer sono abbastanza diversi, nonostante si possono comunque notare alcune similitudini.

Entrambi infatti hanno un'architettura composta da memoria interna, memoria RAM, cache, scheda grafica e CPU.

Mentre sul normale computer però c'è solamente una CPU e una GPU, su un supercomputer sono installati numerosi processori e schede video, che eseguono diversi compiti contemporaneamente.

E quest'ultima è proprio una parola chiave su cui torneremo a breve.

Va notato comunque che CPU e GPU sono sì ottimizzate per la tipologia di architettura in questione, ma sono delle comuni CPU e GPU che possiamo trovare anche nei nostri computer.

Sempre tornando all'esempio di Leonardo, questo dispone di 3500 CPU Intel Xeon e 14000 GPU Nvidia, oltre a 3000 TB di memoria RAM e 150.000 TB di memoria interna.

Un'altra cosa che possiamo notare è l'enorme sbilanciamento nella quantità di processori video a discapito della CPU.

Nel caso di Leonardo, 14.000 contro 3.500.

Questo principalmente per il modo in cui vengono impiegati i supercomputer, che richiedono di effettuare calcoli complessi solitamente in campo vettoriale, o di elaborare immagini dove appunto proprio le schede video sono specializzate.

Ma quindi come funziona di fatto un supercomputer? Dicevamo poco fa che la parola chiave è la contemporaneità dei processi.

Le diverse CPU e GPU infatti si possono paragonare a singoli computer con una memoria condivisa.

È compito del sistema operativo poi distribuire i carichi di lavoro sui processori, per poter eseguire in parallelo diversi calcoli e unire poi i risultati.

Anche in questo caso un comportamento simile avviene già nei computer moderni, con i cosiddetti processori multi-core, ossia processori con dentro più unità che eseguono compiti in modo parallelo.

Tra l'altro, avendo un bilanciamento del carico di lavoro sui vari processori, permette non solo di eseguire i task molto più velocemente di un computer a cui siamo abituati, ma permette anche all'interno del supercomputer di essere modulare e quindi espandibile con ulteriori processori o ulteriore memoria, o addirittura essere connesso ad altri supercomputer per creare dei raggruppamenti ancora più potenti e veloci.

La vera sfida sta dunque nel software, che deve essere in grado di gestire e orchestrare alla perfezione i vari processi.

Di fatto anche in casa con i software giusti sarebbe possibile creare un piccolo supercomputer, facendo lavorare in sinergia diversi PC che abbiamo a disposizione.

Ma quanto sono veloci i supercomputer? Nel caso dei computer tradizionali, infatti, un'indicazione che possiamo avere solitamente è data dal modello e dalla frequenza della CPU.

Quando sentiamo parlare ad esempio di processori quad-core a 2,5 GHz, significa che la CPU ha 4 core, che possiamo pensare come processori più piccoli che eseguono 2,5 miliardi di cicli che solitamente corrispondono ad operazioni aritmetiche base ogni secondo.

Come abbiamo visto invece, la potenza di un computer quantistico è determinata dalla quantità di qubit di cui è composto.

Per i supercomputer invece la misura ufficiale sono i FLOPs, acronimo che sta per Floating Point Operations Per Second, ossia Operazioni in Virgola Mobile al Secondo.

Le operazioni in virgola mobile non sono altro che operazioni matematiche fatte su numeri reali e decimali, che nell'ambito informatico sono rappresentati in una nozione specifica chiamata proprio virgola mobile.

Nel 1961, ad esempio, il supercomputer DBM 7030 Stretch è riuscito a superare la soglia del Mega FLOPs, ossia un milione di operazioni matematiche al secondo.

Come metro di paragone, e per capire anche l'enorme progresso della tecnologia informatica negli ultimi decenni, possiamo pensare che una CPU moderna da 2,5 GHz, come quella usata nell'esempio di poco fa, è associata a circa 10 Giga FLOPs, quindi diecimila volte tanto quel supercomputer del 1961.

Per quanto riguarda Leonardo, invece, questo riesce ad arrivare anche a 250 Peta FLOPs, ossia un milione di miliardi di FLOPs, e circa centomila volte più potente di un normale computer.

Ma veniamo ora alla domanda cruciale: per cosa vengono utilizzati i supercomputer? L'uso che se ne fa è principalmente nell'ambito della ricerca scientifica e specialmente nel campo dell'intelligenza artificiale.

Più volte abbiamo detto che l'apprendimento automatico e i modelli di intelligenza artificiale, ogni giorno sempre più grandi e complessi, hanno bisogno di essere addestrati con una quantità enorme di dati e con migliaia di cicli di addestramento.

Tutto questo per produrre buoni risultati.

Governi, enti di ricerca, ma anche aziende, e così come l'Unione Europea, finanziano la realizzazione di supercomputer come Leonardo, in grado di fornire ai ricercatori la potenza di calcolo necessaria per condurre esperimenti e alimentare il progresso della società.

Sempre nell'ambito scientifico, l'enorme capacità di calcolo che può fornire il supercomputer è utilizzata anche per le simulazioni ad esempio del comportamento di formule e processi chimici, caratteristiche fisiche, o per studiare e inventare nuovi materiali e di conseguenza capire meglio anche come funziona il nostro universo.

Nell'ambito della medicina e della farmacologia sono fondamentali per la sperimentazione e la produzione di nuovi farmaci o vaccini, o per simulare la diffusione di un'epidemia o di un tumore e capire come contrastarlo.

Nell'ambito meteorologico invece vengono utilizzati i supercomputer per poter affrontare le sfide del cambiamento climatico o per prevedere il comportamento del meteo, ad esempio tracciando la traiettoria di uragani e tsunami e mettendo in atto meccanismi di prevenzione per salvare le città e le popolazioni a rischio.

I campi di applicazione dunque sono molteplici e questi sono alcuni piccoli esempi di ciò che può fare un supercomputer nell'ambito della ricerca scientifica e dello sviluppo ulteriore dell'intelligenza artificiale.

Inoltre, i supercomputer, solitamente, gestiscono diversi processi contemporaneamente, richiesti magari da enti di ricerca differenti.

È dunque chiaro perché è necessario investire sempre di più in questa tecnologia.

A questo punto però bisogna rispondere ad un'ultima domanda ossia: se i supercomputer così potenti vengono superati da computer quantistici, di relativamente piccole dimensioni, come mai si sta ancora investendo ed è necessario investire così tanto in questo settore? La risposta è molto semplice.

I computer quantistici eccellono in determinati campi, i supercomputer in altri.

Per quanto riguarda la crittografia ad esempio, come abbiamo visto, un supercomputer potrebbe impiegare migliaia di anni contro le decine di secondi di un computer quantistico.

Tuttavia, il quantum computing, così come l'intelligenza artificiale, non è la risposta a tutti i problemi, ma va utilizzato con parsimonia e quando è veramente necessario.

Inoltre, il quantum computing ha aperto la strada ad un approccio completamente diverso per quanto riguarda la programmazione del codice, in quanto l'architettura di un computer quantistico è estremamente differente da quella di un supercomputer.

La sfida del futuro quindi sarà quella di integrare entrambe queste tecnologie, mettendole a disposizione della ricerca scientifica e contribuire così al progresso di tutta la società.

E così si conclude questa puntata di INSiDER - Dentro la Tecnologia.

Io ringrazio come sempre la redazione e in special modo Matteo Gallo e Luca Martinelli che ogni sabato mattina ci permettono di pubblicare un nuovo episodio.

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Noi ci sentiamo la settimana prossima.