SPOKE 1 - FUTURE HPC & BIG DATA
SPOKE 1
FUTURE HPC & BIG DATA

Contesto

Lo Spoke 1 rappresenta il pilastro tecnologico di ICSC dedicato allo sviluppo di tecnologie altamente innovative, sia hardware che software, per i super-calcolatori e i sistemi di calcolo del futuro.

Lo Spoke è finalizzato ad indagare e risolvere sfide fondamentali del calcolo moderno quali l’alta performance computazionale e le complessità del calcolo scientifico. Inoltre, si concentra sull’applicabilità di queste tecnologie in settori ad alto volume come cloud e edge computing, connettività IoT, veicoli autonomi, fino ad includere le nuove sfide dell’IA.  Per realizzare tutto ciò, è essenziale sviluppare sistemi di calcolo che siano aperti, energeticamente efficienti e ad alte prestazioni.

Oggi è evidente che il supercalcolo non è più un campo di ricerca di nicchia, limitato a laboratori chiusi e applicazioni scientifiche avanzate ma una necessità in ogni ambito disciplinare sia scientifico che industriale. La disponibilità di enormi quantità di dati, l’evoluzione delle tecniche di IA, la diffusione del Cloud e l’impiego di sistemi HPC di nuova generazione richiedono un’interazione sinergica per ottimizzare lo sviluppo di nuove applicazioni e offrire soluzioni integrate, aprendo nuove prospettive per la ricerca e, allo stesso tempo, fornendo alle industrie il supporto tecnologico necessario per implementare nuovi prodotti e servizi.

In questo contesto, la ricerca deve concentrarsi sulla ideazione e lo sviluppo di strumenti e metodologie che semplificano l’utilizzo di sistemi hardware e software complessi in modo efficace. Allo stesso tempo, è fondamentale sensibilizzare l’industria e aumentare la preparazione nell’adozione delle tecnologie sviluppate, integrandole come parte essenziale dei processi di innovazione e delle attività centrali aziendali.

Obiettivi

Le attività di ricerca e sviluppo pianificate nello Spoke sono organizzate in 5 ‘Flagship’ scientifico-tecnologiche che sono le unità operative della ricerca e sono partecipate da 15 università (e istituti di ricerca) e 9 grandi industrie, e due living lab, ovvero dei laboratori fisici co-locati nelle università leader (UNIBO e UNITO).

Le Flagship sono organizzate in modo che i centri di ricerca possano mettere a fattor comune le proprie competenze e prodotti di ricerca innescando integrazioni e contaminazioni, anche sulla base delle esigenze e richieste provenienti dalle realtà industriali. I laboratori raccolgono contributi scientifici da tutte le flagship con l’obiettivo di realizzare dei prototipi e dimostratori delle tecnologie più promettenti, di sostenere il trasferimento tecnologico e la costruzione di una prospettiva di sostenibilità per le attività dello Spoke oltre la finestra di finanziamenti sostenuti dal PNRR (2022-2026).  I living lab ambiscono anche a realizzare un centro federato nazionale di livello mondiale con competenze per la co-progettazione hardware e software, e rafforzare la leadership italiana nell’Impresa Comune Europea (Joint Undertaking) EuroHPC e nell’ecosistema dell’infrastruttura dei dati per la scienza e per l’industria.

A questi obiettivi contribuiranno anche i bandi a cascata che finanziando PMI del territorio, supporteranno lo Spoke nel costruire una vera e propria filiera del calcolo ad alte prestazioni.

Attività

Il Software & Integration lab, nato nel Dipartimento di Informatica dell’Università di Torino, sostiene la ricerca e il trasferimento tecnologico in ambito:

  • calcolo alte prestazioni;
  • cloud computing e applicazioni per Big Data;
  • Intelligenza Artificiale.

Il lab Hardware & Systems, attivo presso il dipartimento di Ingegneria Elettronica dell’Università di Bologna, è focalizzato su:

  • sviluppo di prototipi di sistemi di calcolo innovativi;
  • analisi delle prestazioni dei sistemi con particolare enfasi sull’efficienza energetica.

Metodologicamente, Lo Spoke 1 scommette sulle licenze aperte (Open Hardware, Open Source Software, Open Standards) come booster per l’innovazione, un modello che ha già dimostrato un grande vantaggio competitivo sia in termini di qualità di prodotto che di sostenibilità di modelli di business industriali. Anche la progettazione hardware, spinta dalla crescente popolarità del set di istruzioni RISC-V, sta progressivamente abbracciando l’approccio aperto sia per la specifica del set di istruzioni che per le possibili implementazioni.

In questo contesto, i temi scientifici su cui le Flagship sono focalizzate sono:

  • proprietà non funzionali, quali energia, affidabilità e portabilità delle performance;
  • accelerazioni eterogenee, in termini di architetture, strumenti e software;
  • workflows e I/O, convergenza cloud-HPC e Digital Twins;
  • computazione confidenziale, ambienti di computazione affidabili e apprendimento federato;
  • mini applicazioni e valutazione delle prestazioni.

Istituzione leader
Università di Bologna
Istituzione co-leader
Università di Torino

Enti e Università

enea
cineca
Istituto Italiano di Tecnologia
Istituto Nazionale di Astrofisica
Politecnico di Milano
Politecnico di Torino
Tor vergata università di roma
Università della Calabria
Università di Catania
Università degli Studi di Ferrara
Università di Padova
Università di Pisa
Università di Napoli

Aziende

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