Contesto

Lo Spoke “Multiscale Modelling & Engineering Applications” si occupa, da un lato, degli aspetti computazionali legati alla “modellazione multiscala” e, dall’altro, dell’utilizzo di strumenti HPC e Big Data per applicazioni nei vari campi della scienza e dell’ingegneria. Gli obiettivi vanno dalla modellazione multiscala di sistemi cibernetici/fisici complessi che si evolvono su più scale di tempo e spazio, allo sviluppo di modelli, algoritmi e codici in grado di sfruttare le capacità delle risorse di calcolo ad alte prestazioni.

Lo Spoke include competenze nello sviluppo di Digital Twin e di metodologie di progettazione basate su modelli, nonché l’uso di tecniche di simulazione che fanno ampio uso di modelli numerici avanzati implementati presso i principali centri di ricerca attraverso l’uso intensivo di strutture HPC e Big Data.

La caratteristica di questo Spoke è la capacità di affrontare globalmente problemi che abbracciano diverse discipline, coinvolgendo più scale (dalla scala sub-nanoscopica di elettroni e atomi, alla mesoscala e alla macroscala), insiemi di dati eterogenei e di grandi dimensioni e approcci interdisciplinari e multifisici, combinati con la capacità unica di tradurre le tecnologie numeriche e analitiche in applicazioni di diretto interesse e utilizzo per diversi campi scientifici e ingegneristici a livello nazionale e internazionale.

Colmare il divario tra le scale e sviluppare algoritmi e codici in grado di sfruttare la potenza di calcolo delle moderne architetture informatiche rappresentano fattori chiave per lo sviluppo di tecnologie abilitanti in un’enorme varietà di applicazioni ingegneristiche e la promozione di una società basata sulla conoscenza.

Obiettivi

Lo Spoke 6 esplora le opportunità uniche offerte dalla potenza del calcolo exascale e dai più recenti cluster di calcolo industriali per affrontare problemi multiscala nella scienza e nella tecnologia di difficoltà e dimensioni senza precedenti. L’uso di strumenti HPC e di Machine Learning (ML) e Intelligenza Artificiale (AI) per applicazioni in vari campi della scienza e dell’ingegneria consentirà, tra l’altro, di sviluppare Digital Twin e metodologie di progettazione basate su modelli. La potenza combinata di nuovi metodi e nuove architetture informatiche faciliterà l’innovazione, aumenterà l’efficienza e la sicurezza in molte aree critiche dell’ingegneria, contribuendo in ultima analisi alla transizione digitale verso un futuro più sostenibile.

L’obiettivo dello Spoke 6 è sostenere con attività scientifiche e di ricerca che poggiano su soluzioni contraddistinte da TRL (Technology Readiness Levels) diversi l’innovazione i campi dell’ingegneria a elevato impatto sociale, industriale ed economico per l’Italia, come quelli legati alla sostenibilità e ai cambiamenti climatici, alle scienze della vita, alle tecnologie digitali per l’industria 4.0, all’intelligenza artificiale (AI), ai nuovi materiali e ai sistemi complessi.

Attività

Nella fase di start up delle sue attività, lo Spoke 6 si pone come principale obiettivo principale l’individuazione di una serie di progetti scientifici Flagship:

• Materiali avanzati e nuovi dispositivi
• Analisi dei grandi dati e IA
• Fluidodinamica computazionale
• Green Energy
• Scienza della vita
• HPC per sistemi complessi
• Sistemi elettromagnetici

Queste attività sono svolte in stretta collaborazione tra Università (Sapienza, UniPI, UniFI, UniPV, UniRomaTV, UniBO, UniCAL, UniMORE, PoliTO, POliMI), centri di ricerca (CNR) e industrie.

Per massimizzare l’impatto delle attività scientifiche e di ricerca relative alle 7 Flagship, i fondi per l’innovazione previsti da ICSC sono stanziati per la realizzazione di proof-of-concept di dimostratori, in risposta alle esigenze e sfide provenienti dalle principali aziende dell’ecosistema industriale italiano: ThalesAlenia Space, Leonardo, Terna, Ficantieri, Autostrade per l’Italia, Ferrovie dello Stato, ENI, Engineering. Anche le piccole e medie imprese e le associazioni sono coinvolte attraverso la fondazione IFAB.

I fondi per l’innovazione sono stati destinati allo sviluppo di progetti in diversi ambiti: Predictive Health Management (PHM) basato sull’AI per infrastrutture mission-critical (satelliti spaziali, veicoli aerei, generazione di turbomacchine ad energia verde, strade intelligenti e sistema di trasporto ferroviario,…); Digital Twin di motori a propulsione verde, di parchi di turbine eoliche per la generazione di energia rinnovabile e di veicoli marini subacquei; HPC e AI per sistemi di costellazioni spaziali distribuite per l’osservazione della terra e per la simulazione e l’ottimizzazione di infrastrutture energetiche e critiche, nonché di reti complesse.