Spoke 6: Multiscale Modelling and Engineering Applications

L’attività dello Spoke si colloca all’intersezione tra Supercalcolo, scienza dei dati e tecniche di Intelligenza Artificiale, con una forte specializzazione nella simulazione fisica, nella modellistica dei materiali e nella fluidodinamica computazionale. Questo approccio consente di costruire rappresentazioni digitali articolate, come Digital Twin e modelli multifisici, che supportano la progettazione e l’analisi di sistemi complessi in ambiti come energia, trasporti e scienze della vita. La capacità di integrare dataset eterogenei permette inoltre di sviluppare pipeline robuste per la previsione del comportamento dei materiali e per l’ottimizzazione di processi basati su calcolo ad alta produttività.

Gli obiettivi dello Spoke 6 sono orientati allo sviluppo di strumenti e codici numerici efficienti, capaci di adattarsi a infrastrutture eterogenee e di supportare applicazioni avanzate in scenari complessi:

• ottimizzare software scientifici per architetture moderne, incluse GPU e tecnologie quantistiche emergenti;  
• creare librerie open source e framework avanzati per simulazioni multiscala e multi-fisiche;
• migliorare l’affidabilità dei modelli attraverso metodi dedicati alla gestione dell’incertezza;
• sostenere lo sviluppo di applicazioni verticali ingegneristiche applicabili a energia, infrastrutture e sistemi industriali.

Le attività dello Spoke comprendono lo sviluppo e la validazione di codici per simulazioni multiscala, l’analisi di grandi dataset generati da calcolo ad alte prestazioni e la progettazione di modelli numerici per materiali, fluidi complessi e sistemi ingegneristici. Lo Spoke produce inoltre applicazioni pilota su problemi avanzati di interesse scientifico e industriale, dimostrando la scalabilità delle soluzioni e la loro capacità di rispondere a esigenze operative reali. Parallelamente, vengono creati workflow e ambienti software pensati per essere riutilizzabili e integrabili con le infrastrutture sperimentali e applicative dei partner.

Lo Spoke 6 si distingue per un’intensa collaborazione con università, enti di ricerca e grandi attori industriali italiani, tra cui Ferrovie dello Stato, Terna, Engineering, Thales Alenia Space, Leonardo, ENI e Fincantieri.

I fondi per l’innovazione erogati dal Centro Nazionale ICSC favoriscono lo sviluppo congiunto di tecnologie applicabili a casi d’uso concreti, come sistemi AI per il monitoraggio di infrastrutture o algoritmi per l’ottimizzazione su larga scala. Questo approccio consente di integrare rapidamente i risultati della ricerca nei processi operativi, contribuendo alla robustezza e alla sicurezza dei servizi essenziali per il Paese.

Le attività dello Spoke hanno ricadute dirette su competitività industriale, gestione delle infrastrutture e sostenibilità dei sistemi energetici. Nell’ambito dell’energia, la modellazione di vettori come miscele di ammoniaca e idrogeno contribuisce allo sviluppo di soluzioni meno emissive, mentre algoritmi per l’ottimizzazione delle farm eoliche e dei sistemi di accumulo favoriscono una gestione più efficiente delle risorse. La diffusione di Digital Twin e strumenti di AI migliora monitoraggio e manutenzione predittiva di reti elettriche, infrastrutture ferroviarie e sistemi di trasporto. Infine, la formazione di nuove competenze tramite workshop e summer school rafforza la disponibilità di personale qualificato nei settori ad alta intensità computazionale, sostenendo la crescita di imprese hi‑tech e startup.

Leader: Fabio Sciarrino (fabio.sciarrino@uniroma1.it) 

Co-leader: Sergio Saponara (sergio.saponara@unipi.it)