Cineca, verso un supercalcolo sempre più al servizio delle PMI

L’HPC High Performance Computing non è più solo riservato al mondo accademico, ma è al servizio del mondo privato e delle imprese e rappresenta una straordinaria opportunità per tutte le organizzazioni attente al valore del dato e alla sua trasformazione in informazioni utili al business. Dall’esempio di una realtà come Axyon alle prospettive di sviluppo nel confronto con Eric Pascolo, HPC Consultant for Industrial Application del Cineca [...]
Eric Pascolo, HPC Consultant for Industrial Application del Cineca
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Per un numero crescente di imprese, la sfida della competitività si “gioca” sempre più spesso sulla capacità di estrarre conoscenza da enormi moli di dati in tempi sempre più veloci. La capacità predittiva permette infatti di garantire alle organizzazioni una maggiore competitività, consentendo di intercettare in anticipo rischi e minacce e aiutandole a individuare (prima di altri) segnali e nuove opportunità di sviluppo sulla base di tempestività e precisione, ovvero grazie a due valori che permettono alla predictive analytics di “fare la differenza”.

Ma una capacità predittiva sempre più precisa e veloce deve poter contare su quattro fattori abilitanti fondamentali: la disponibilità di grandissime quantità di dati, l’accesso a risorse di supercalcolo, la capacità di innovazione in termini di soluzioni applicative e, naturalmente, le competenze. E se oggi l’evoluzione del mercato sta mettendo a disposizione dati in quantità straordinariamente importanti, il supercalcolo, grazie al ruolo del Cineca, è una risorsa non più solo alla portata di istituti di ricerca, università o grandi organizzazioni, ma accessibile anche alle PMI, almeno di quelle più orientate a sfruttare le potenzialità di conoscenza e di innovazione dei dati.

Per comprendere la portata di queste potenzialità e le prospettive che aprono per il mondo “privato” abbiamo incontrato Eric Pascolo, HPC Consultant for Industrial Application del Cineca. (Eric Pascolo sarà tra i relatori del webinar La predittività che fa bene al business:
AI & Deep Learning per il finance)

Presentiamo innanzitutto il Cineca: in questo scenario uno dei principali centri di supercalcolo al mondo è aperto e utilizzabile anche nella ricerca in ambito industriale?

I sistemi Marconi100 del Cineca

Certamente, siamo il centro italiano di supercalcolo e occupiamo attualmente all’11° posto nella classifica mondiale TOP500 dei supercomputer più potenti a livello internazionale. Il Cineca è un un consorzio interuniversitario e non a caso quando si parla di supercalcolo il pensiero corre subito subito alla ricerca scientifica, ma nello stesso tempo ricordiamo che la tecnologia HPC (High performance computing) è a tutti gli effetti una “risorsa” trasversale, che può essere applicabile in molti ambiti e può portare grandissimi vantaggi anche alla ricerca in ambito privato e industriale. Solo per fare un primo esempio il Cineca è partner strategico di ENI che possiede a sua volta il calcolatore che occupa la prima posizione nella classifica del supercalcolo industriale ed all’ottava posizione nella classifica “generale”. (Leggi anche il servizio: Con Marconi100 il supercalcolo del CINECA accelera la ricerca scientifica, grazie a IBM)

Sottolineiamo in grandissima sintesi il concetto di supercomputing

Un supercomputer è costituito da un insieme di server collegati da una rete ad alta velocità che consente ai processori di lavorare in parallelo, allo scopo di massimizzare la capacità di calcolo per unità di tempo. In concreto permette di ottenere la soluzione a problemi sempre più complessi in tempi sempre più veloci. L’HPC esprime tutto il suo valore nel momento in cui la quantità di dati e il numero di variabili non è sostenibile in termini di potenza da un singolo server, in particolare per quanto riguarda i tempi di risposta. Guardando poi alle applicazioni, l’HPC spazia in tantissimi ambiti, dalla classica progettazione e simulazione CAE, alle prospettive legate ai digital twin, passando per le elaborazioni di Big Data, con particolare attenzione poi al training di soluzioni basate sull’Intelligenza Artificiale e sul Deep learning.

Guardando in particolare al mondo delle imprese, come vi state muovendo e quali prospettive si aprono per il Cineca? 

Cineca partecipa a progetti Nazionali ed Europei che mirano a dimostrare che il supercalcolo per l’industria produce un importante vantaggio competitivo, specialmente tra le PMI che puntano allo sviluppo di progetti innovativi o che, per fare un esempio, intendono ottenere risultati a livello di ottimizzazione della produzione. In particolare, negli ultimi anni abbiamo avuto sempre più contatti con il mondo produttivo e a questo proposito è significativo citare due progetti di particolare interesse per le PMI che sono attualmente attivi e in cui noi siamo direttamente coinvolti, vale a dire Fortissimo for EuroHPC e EuroCC.

Vediamo alcune caratteristiche di questi progetti

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Fortissimo, tramite open call, offre la possibilità alle aziende di avere un finanziamento fino a 150K€ per un progetto innovativo e molto concreto, in cui l’azienda fissa un obiettivo a livello di ROI con dei criteri di misurabilità da verificare nell’arco di qualche anno. EuroCC, punta alla creazione di centri di competenza HPC destinati alle industrie che sostengano le PMI e le grandi aziende nel loro avviamento al mondo del supercalcolo.

Come lavora una PMI con il Cineca? Quali sono le modalità di collaborazione?

Come detto, il supercalcolo è una tecnologia trasversale e per ciascun settore e ciascuna azienda esiste un percorso e una modalità appropriati che dipendono dall’ambito specifico e naturalmente dagli obiettivi. Ci sono aziende interessate a sviluppare soluzioni di digital twin per simulare prodotti complessi o sistemi di produzione e ci sono aziende che creano ambienti sperimentali. Un esempio può essere rappresentato, tra gli altri, dalle applicazioni di CFD (Computational Fluid Dynamics). In concreto, grazie al supercomputing è possibile creare condizioni con altissimi livelli di personalizzazione e con un elevatissimo numero di variabili.

Chi sono tipicamente gli interlocutori che nelle aziende si relazionano con il Cineca per la gestione dei progetti?

Non esiste una regola vera e propria, dipende dalla tipologia delle aziende e dalle dimensioni. Si deve però dire che il Cineca non si limita a mettere a disposizione risorse di calcolo. Oltre alla “macchina” mettiamo a disposizione anche esperti di dominio, figure con competenze specifiche relative al tipo di problematica che l’azienda deve affrontare e agli obiettivi che si pone. Dal punto di vista del percorso progettuale il Cineca è organizzato per intervenire a diversi livelli in funzione delle specifiche esigenze. Si può partire da uno “step” entry per le realtà che iniziano e che hanno la necessità di essere accompagnate in tutte le fasi, per focalizzare invece competenze e attenzione su determinati passaggi o livelli nel caso di aziende che dispongono di specifiche competenze.

Parliamo della collaborazione con Axyon AI, di un’azienda e di un progetto specifico che attiene in particolare al mondo dell’Intelligenza Artificiale e del Deep learning per l’Asset management e il finance 

Abbiamo iniziato a collaborare con Axyon nell’ambito di un primo progetto EU e abbiamo continuato il rapporto nell’ambito del Digital Innovation Hub collegato all’iniziativa European Open Science Cloud. Il primo progetto di collaborazione si è focalizzato sulla comunicazione tra la loro piattaforma e i nostri supercomputer; nel secondo stiamo parallelizzando e ottimizzando il training degli algoritmi di Intelligenza Artificiale che vengono poi lanciati sui nostri supercomputer per creare le condizioni ottimali ad eseguire elaborazioni con quantità di dati sempre maggiori (leggi a questo proposito il servizio Asset management e trading: per Axyon AI le sfide si vincono grazie alla predittività).

Come è nata questa collaborazione? 

L’occasione è arrivata grazie a una iniziativa europea molta apprezzato dalle PMI che è SHAPE. La PMI riceve, grazie a questa iniziativa, un budget di ore calcolo su uno dei nostri supercomputer e la consulenza di un esperto HPC. Axyon AI è una delle PMI con le quali siamo entrati in contatto grazie a SHAPE. Nel loro caso, il progetto è durato 1 anno circa e ha permesso a questa realtà di “portare” gli algoritmi AI dalla workstation a un supercomputer.

Che obiettivi si è posto il Cineca? 

Il Cineca ha un obiettivo anche culturale, che consiste nella  preparazione, nella introduzione e nell’abilitazione al supercalcolo. In concreto, la nostra organizzazione intende supportare il processo di digitalizzazione delle PMI avvicinandole all’utilizzo del supercalcolo. Per farlo non ci limitiamo a mettere a disposizione forme di consulenza per lo sviluppo di infrastrutture o di codice, ma prepariamo il personale dell’azienda e comprendere e sfruttare il valore aggiunto nell’utilizzo di queste tecnologie, anche tramite ore di formazione e affiancamento. Quella della formazione è un’altra componente fondamentale della nostra missione.

A che punto siete oggi nel percorso di collaborazione? 

Stiamo per entrare nella fase vera e propria di produzione. Come detto, nei primi due progetti abbiamo abilitato Axyon AI all’utilizzo di un’infrastruttura di supercalcolo e abbiamo reso i loro algoritmi scalabili, ora dispongono di algoritmi che possono essere “allenati” con molti più dati e in minor tempo. Ci sono voluti due anni di progetti per arrivare a questo punto, ora potranno apprezzarne i benefici.

Avete realizzato con loro un white paper “SHAPE Project Axyon AI: a scalable HPC Platform for AI Algorithms in Finance”  (accessibile in forma gratuita QUI). Possiamo presentarne le principali evidenze? 

Il paper (che  descrive come abbiamo reso flessibile la piattaforma di Axyon AI permettendo, tramite lo sviluppo di plugin basati su python, di sottomettere training di AI su risorse remote; in particolare su sistemi di supercalcolo. Il plugin, nel caso dei supercalcolatori, si interfaccia allo scheduler, ossia il project manager del supercomputer, per sottomettere gli algoritmi AI sui nodi di calcolo. I risultati poi vengono rimandati al server di Axyon AI per essere analizzati.

Il progetto con Axyon AI riguarda il mondo finance, in quali altri settori vedete prospettive di sviluppo per il supercalcolo al servizio di nuovi mercati? 

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Il mondo del supercalcolo è in forte sviluppo, non solo per la parte di Intelligenza Artificiale, ma anche per l’analisi di grandi moli di dati, come nel caso dell’agricoltura di precisione. In questo ambito dove la capacità di elaborazione relativa a un numero crescente di dati, legati anche alla disponibilità di sensoristica territoriale e alla capacità di gestire un numero sempre crescente di variabili, permette di disporre previsioni sempre più precise in merito a fenomeni di maltempo. Ma anche il mondo dell’industria è molto attivo e interessante. Un settore nello specifico molto importante è rappresentato dallo sviluppo di nuovi materiali. In questo caso occorre considerare che se negli anni ‘80 il tempo medio di sviluppo di un nuovo prodotto poteva essere calcolato in 20 anni (come nel caso delle batterie di Litio), ora questo tempo è stato ridotto a 5. In generale, va poi detto che tutti i settori in cui è possibile digitalizzare un processo, creando un prototipo digitale da testare a fronte di un numero sempre più elevato di variabili, possono trarre un importante vantaggio dal supercalcolo.

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