Indiscusso protagonista della scienza del XX secolo, John Von Neumann è generalmente ritenuto uno dei padri dell’informatica, avendo fornito un contributo fondamentale allo sviluppo dei calcolatori contemporanei, ancora realizzati sulla base di un’architettura hardware ideata da questo geniale, per quanto controverso, fisico e matematico di origini ungheresi naturalizzato statunitense. Un riconoscimento motivato anche dalla capacità con cui Von Neumann seppe precorrere i tempi, proponendo e anticipando l’impiego dei primi calcolatori elettronici – realizzati alla fine degli anni 40 negli Stati Uniti nell’ambito di iniziative belliche come il progetto Manhattan – per l’elaborazione dei modelli climatici e la realizzazione di previsioni sull’evoluzione delle condizioni meteorologiche. È a questa intuizione che può essere fatto risalire l’atto di nascita delle odierne scienze della Terra e del clima, i progressi delle quali, nel corso dei successivi 70 anni, sono sempre stati indissolubilmente legati a quelli ottenuti nel campo del calcolo ad alte prestazioni, in grado di abilitare, come preconizzato da Von Neumann, lo sviluppo dei modelli per la descrizione e lo studio delle dinamiche del sistema terrestre e climatico. Tale connubio, da cui nel tempo hanno tratto beneficio reciproco entrambe le discipline, assume oggi più che mai un valore centrale all’interno della ricerca scientifica e della società tutta, chiamate a rispondere alle sfide del cambiamento climatico, il quale sta mettendo anche settori come quello produttivo di fronte alla necessità di adottare strategie e misure capaci di mitigare gli effetti del riscaldamento globale o di sfruttare in maniera sostenibile le opportunità che da esso possono derivare. Fornire conoscenza, soluzioni e strumenti a supporto delle azioni di contrasto o di adattamento al cambiamento climatico, soprattutto per quanto concerne il territorio italiano e l’area del bacino del Mediterraneo, rappresenta uno degli obiettivi perseguiti da ICSC – Centro Nazionale di Ricerca in High performance Computing Big Data and Quantum Computing attraverso le attività del suo Spoke 4 ‘Earth and Climate’.
Al pari dell’ambito di ricerca a cui si rivolge, lo Spoke 4 di ICSC raccoglie competenze provenienti sia dal campo incentrato sullo sfruttamento delle risorse di calcolo ad alte prestazioni che da quello dedicato allo studio della Terra e del clima, con l’intento di aumentare e migliorare nel nostro paese la capacità di utilizzo delle infrastrutture di supercalcolo e storage dedicate alla gestione della grande mole di dati relativa al sistema Terra oggi disponibile e alla produzione di informazioni sui cambiamenti e l’evoluzione climatica futura.
“All’interno di Earth and Climate”, spiega Silvio Gualdi, leader dello Spoke 4 e ricercatore del Centro Euro-Mediterraneo sui cambiamenti Climatici (CMCC), “esperti di software engineering e di scienze della Terra e del clima, con competenze specifiche in modellistica numerica, collaborano su quelle che rappresentano le attività centrali dello Spoke, ovvero lo sviluppo di infrastrutture digitali integrate in grado di ottimizzare i workflow utilizzati per condurre le simulazioni climatiche e la definizione di innovative metodologie basate sull’Intelligenza Artificiale che ci permettano di estrarre conoscenza dai dati ottenuti dalla campagne di monitoraggio dei parametri fisici fondamentali dei sistemi terrestre e climatico.”
Attraverso le risorse HPC messe a disposizione da ICSC e gli strumenti che mira realizzare, lo Spoke 4 si pone come obiettivi primari l’aumento della competitività sulla scena internazionale della comunità italiana di scienze del clima e della Terra e soprattutto la produzione di nuove informazioni e simulazioni relative ai cambiamenti climatici.
“Per ottenere tali traguardi”, sottolinea Gualdi, “risulta imprescindibile porre le condizioni affinché la comunità delle scienze della Terra e del clima italiana possa sfruttare appieno l’infrastruttura di calcolo che sarà realizzata dal Centro Nazionale, fornendo ad essa gli opportuni strumenti di cui abbiamo già parlato. Ciò consentirà di ottenere nuovi dati e simulazioni che rappresenteranno un patrimonio condiviso, di cui potranno usufruire non solo le diverse comunità scientifiche, come quelle impegnate nella previsione delle dinamiche ambientali, ma anche i partner aziendali dello Spoke, al fine di migliorare la capacità del Sistema Paese di rispondere alle importanti sfide che i cambiamenti climatici pongono di fronte a tutta la nostra società.”
Le attività svolte dallo Spoke 4 saranno perciò fondamentali per fornire indicazioni sull’entità dei cambiamenti climatici e di conseguenza sulle azioni più opportune da implementare affinché essi abbiano il minor impatto possibile sul nostro paese. Le simulazioni e le proiezioni che saranno sviluppate grazie a una migliorata capacità di utilizzo delle risorse di calcolo con cui ottimizzare e comprendere al meglio l’evoluzione dei modelli del sistema terrestre e climatico ci consentiranno infatti di anticipare i problemi che potremmo dover affrontare come risultato di diversi scenari di emissione, corrispondenti a traiettorie diverse di sviluppo socioeconomico.
“Le simulazioni di quelli che potrebbero essere i possibili climi futuri ci consentono di capire quali dovrebbero essere le politiche di mitigazione da adottare al fine di evitare che la pressione delle attività umane sul clima spinga quest’ultimo verso scenari estremi”. Commenta Silvio Gualdi. “Come dimostrano gli sforzi internazionali tesi alla realizzazione di report di valutazione degli impatti dei cambiamenti climatici – vedi per esempio quello prodotto dall’Intergovernmental Panel for Climate Change (IPCC) – ai quali lo Spoke 4 è collegato mediate il supporto e il coordinamento fornito ai ricercatori italiani coinvolti, le indicazioni fornite dai modelli climatici sono già utilizzate con successo in molti ambiti: sia dai decisori politici, al fine di definire strategie nazionali di adattamento o di riduzione delle emissioni, che dai decisori del settore finanziario e del mondo produttivo, con l’obiettivo di rendere i piani aziendali meno vulnerabili alle conseguenze dei cambiamenti climatici.”
Non solo istituzioni e pubbliche amministrazioni. Anche il settore produttivo guarda pertanto con sempre maggiore attenzione ai risultati e ai dati che le scienze della Terra e del clima possono fornire, consapevole di quanto gli eventi naturali estremi causati dal cambiamento climatico possano incidere in maniera sia diretta che indiretta sull’andamento di tutti i mercati e sulla possibilità di crescita delle aziende. Per questo motivo, sia la composizione che il lavoro dello Spoke 4, al pari dell’intero centro nazionale ICSC, si contraddistinguono per una forte componente industriale, che co-partecipa attivamente al lavoro di ricerca e sviluppo, e in particolare ai progetti d’innovazione che il Centro Nazionale finanzia, allo scopo di trasformare i risultati delle attività scientifiche in servizi innovativi utili alle imprese, supportando casi studio e producendo prove di concetto rispetto alle soluzioni o alle metodologie testate.
“Nell’ambito dei progetti d’innovazione, stiamo lavorando insieme agli altri Spoke e con i partner industriali del Centro a varie attività che hanno lo scopo di rendere disponibili i dati e le informazioni prodotte dalle simulazioni di scenari climatici per migliorare la programmazione delle attività delle aziende. Un esempio è rappresentato da Hammon, progetto guidato da Unipolsai, azienda leader nel settore assicurativo, il quale è ovviamente estremamente sensibile ai dati che possono essere prodotti dallo Spoke 4, indispensabili per valutare i rischi associati ai cambiamenti climatici. Stiamo inoltre cercando di sviluppare un altro strumento di coinvolgimento del mondo industriale dedicato al settore emergente dei servizi climatici. Quest’ultimo si pone come obiettivo quello di mettere a disposizione delle aziende che operano nei più diversi settori economici e produttivi quali, per esempio, l’agroalimentare, la produzione e la distribuzione di energia, oppure la gestione delle risorse idriche, le previsioni prodotte dai nostri modelli. Previsioni che possono essere, per esempio, sfruttate da operatori nel settore agricolo per quantificare la quantità di grano che ci si aspetta potrà essere prodotta nei prossimi mesi, oppure più lontano nel futuro, nei prossimi anni o decenni, in una determinata area. Allo sviluppo di strumenti in grado di facilitare il trasferimento di queste informazioni saranno dedicati anche alcuni dei bandi a cascata finanziati da ICSC rivolti a realtà esterne a ICSC”, conclude Gualdi.
