Dall'esplorazione del sottosuolo all'intelligenza artificiale, la potenza computazionale è diventata una leva decisiva per innovazione, competitività e transizione energetica. Il percorso di Eni racconta come il supercalcolo stia trasformando il settore dell'energia
in collaborazione con ENI
Ci sono infrastrutture che tutti vedono: porti, autostrade, reti elettriche. E poi ce ne sono altre invisibili, ma altrettanto strategiche per la competitività di imprese e Paesi. Sono quelle del supercalcolo, o High Performance Computing (HPC): sistemi capaci di elaborare enormi quantità di dati e simulare fenomeni fisici di una complessità impensabile fino a pochi anni fa. Con la diffusione dell’intelligenza artificiale, la corsa globale alla potenza di calcolo ha subito una forte accelerazione. Governi, centri di ricerca e grandi gruppi industriali stanno investendo oggi in supercomputer sempre più performanti per prevedere scenari futuri, ridurre i tempi di sviluppo delle tecnologie e migliorare la qualità delle decisioni.
di Vito De Ceglia
A confermarlo sono i dati di Hyperion Research, autorevole osservatore internazionale del settore, secondo cui il valore complessivo del mercato High Performance Computing (hardware, software, servizi) vale oggi 58,2 miliardi di dollari. A questi si aggiungono 12,4 miliardi di servizi cloud dedicati al supercalcolo e all’AI for Science, cioè all’impiego dell’intelligenza artificiale nella ricerca scientifica e nelle applicazioni industriali avanzate. Nel complesso, il settore supera i 70 miliardi di dollari ed è destinato a sfiorare i 140 miliardi entro il 2030.
Il cambiamento più significativo, tuttavia, non riguarda le dimensioni del mercato, ma la composizione degli investimenti. Supercalcolo e intelligenza artificiale stanno convergendo in un’unica piattaforma tecnologica. Nel solo mercato dei server HPC, il segmento più importante dell’intera filiera, la spesa destinata ai sistemi per l’AI for Science ha ormai raggiunto quella dei sistemi HPC convenzionali e, secondo Hyperion Research, entro il 2030 salirà a circa 30 miliardi di dollari, superando i 23 miliardi previsti per i server dedicati al supercalcolo tradizionale.
Al momento, secondo la classifica Top500, che censisce i supercomputer più potenti del pianeta, quasi tutta la potenza computazionale è concentrata in Nord America, Asia ed Europa. Tra i singoli Paesi, il predominio è Usa, poi arrivano Cina e Giappone. L’Italia si colloca al quarto posto, davanti alla Germania, confermandosi tra i principali protagonisti europei del supercalcolo.
Numero di operazioni matematiche che un computer esegue in un secondo. Unità di base per misurare la potenza di calcolo.
Multipli del FLOPS. Un TFLOPS corrisponde a mille miliardi di operazioni al
secondo, un PFLOPS a mille TFLOPS.
Un miliardo di miliardi di operazioni matematiche al secondo.
Potenza di calcolo teorica massima, ottenuta sommando le prestazioni di tutti i componenti del sistema.
Potenza di calcolo effettiva di un supercomputer, misurata attraverso un test standard (benchmark Linpack).
Unità di elaborazione che compongono un processore. Più core sono presenti, maggiore è la capacità del sistema di eseguire calcoli in parallelo.
Ranking dei continenti
Ranking dei Paesi
Pochi settori stanno cambiando così rapidamente quanto quello energetico. Giacimenti, asset industriali e infrastrutture restano il cuore del business, ma oggi una quota crescente del vantaggio competitivo dipende dalla capacità di elaborare l’enorme volume di dati prodotto ogni giorno dall’esplorazione del sottosuolo, dalla gestione degli impianti, dalla progettazione di nuovi materiali, dallo sviluppo di tecnologie per la decarbonizzazione e perfino dalla ricerca sull’energia da fusione.
È in questo contesto che si inseriscono la strategia di Eni e l’avvio di HPC7: il nuovo supercomputer dell’azienda, concepito con la stessa tecnologia che costituisce gli attuali sistemi più potenti in Europa e nel mondo.
Simulazioni che fino a pochi anni fa richiedevano mesi possono oggi essere completate nell’arco di poche ore, modificando profondamente il modo in cui vengono pianificati investimenti, ricerca e attività operative. «Il supercalcolo ci permette di confrontare decine o centinaia di scenari diversi, scegliere la soluzione migliore e ridurre il rischio delle decisioni. È stato come passare da un televisore in bianco e nero a uno in altissima definizione», spiegal’ingegnere Lorenzo Fiorillo, direttore Technology, R&D & Digital di Eni.
La scelta di Eni di puntare sul supercalcolo non nasce con l’intelligenza artificiale né con la recente corsa globale ai supercomputer. Le sue radici risalgono agli anni Settanta, quando i primi sistemi computazionali venivano impiegati per interpretare i dati geofisici e migliorare l’esplorazione del sottosuolo. Da allora il supercalcolo ha accompagnato l’evoluzione del gruppo, ampliando il proprio raggio d’azione fino a diventare un’infrastruttura strategica a supporto della ricerca, dello sviluppo tecnologico e delle attività industriali.
Questo percorso ha portato Eni a costruire uno degli ecosistemi di supercalcolo più avanzati al mondo. Nella classifica Top500, i modelli HPC6 e HPC7 collocano l’azienda al primo posto tra gli operatori industriali del settore. Insieme hanno consentito a Eni di superare la soglia dell’Exascale, vale a dire oltre un miliardo di miliardi di operazioni matematiche complesse al secondo, una potenza di calcolo necessaria per affrontare simulazioni sempre più sofisticate.
La tecnologia, però, rappresenta soltanto una parte dell’equazione. «La macchina da sola non basta», osserva Lorenzo Fiorillo. «Servono geologi, fisici, matematici, informatici e sviluppatori capaci di trasformare la potenza di calcolo del supercomputer in modelli e algoritmi al servizio dell’industria».
Storia del calcolo HPC
Dalle prime applicazioni negli anni '70 al traguardo dell'Exascale computing
Per Eni il supercalcolo crea valore in ogni fase della filiera energetica. Il primo ambito di applicazione resta l’esplorazione del sottosuolo, dove consente di ricostruire con maggiore precisione la struttura dei giacimenti e simulare il comportamento di petrolio, gas, acqua ma anche della CO2 reiniettata nei progetti di Carbon Capture and Storage (CCS), la tecnologia che cattura l’anidride carbonica (impedendone il rilascio in atmosfera) prodotta dalle attività industriali e la immagazzina in profondità nel sottosuolo.
Il supercalcolo viene applicato anche agli impianti, attraverso i Digital Plant, repliche digitali che ne riproducono il funzionamento e consentono di monitorarne le prestazioni, prevedere eventuali anomalie e pianificare gli interventi di manutenzione. Le applicazioni si estendono anche allo sviluppo di nuovi materiali per batterie e tecnologie rinnovabili, fino alla ricerca sulla fusione, dove il supercalcolo permette di simulare il comportamento del plasma, la cui complessità rappresenta una delle principali sfide scientifiche alla realizzazione di impianti commerciali.
HPC · Eni Supercomputer
Scopri i dettagli
Simulazione della cattura, trasporto e sequestro geologico della CO2.
Simulazione e ottimizzazione di processi industriali complessi.
Simulazione del plasma e dei processi fisici nei reattori a fusione.
Modellazione 3D di giacimenti e strutture geologiche per l'esplorazione.
Design computazionale di celle solari e batterie di nuova generazione.
Training di modelli fondazionali per applicazioni energetiche e scientifiche.
La crescita delle applicazioni è andata di pari passo con l’evoluzione dell’infrastruttura. «Quando abbiamo avviato HPC6 qualcuno ci chiedeva come avremmo utilizzato tutta quella potenza di calcolo. In realtà è bastato poco tempo perché fosse completamente utilizzata», ricorda Lorenzo Fiorillo. «L’esperienza maturata con HPC6 ha poi consentito di accelerare ulteriormente lo sviluppo di HPC7, riducendone i tempi di avvio da mesi a una sola settimana».
La prossima sfida per Eni sarà far evolvere insieme supercalcolo e intelligenza artificiale. Per Lorenzo Fiorillo non sono tecnologie concorrenti, ma complementari: «È come confrontare una vettura da rally con una Formula 1: sono entrambe auto da competizione, ma progettate per affrontare sfide diverse. L'HPC simula con precisione fenomeni fisici complessi, mentre l'AI individua correlazioni e apprende dai dati. HPC7 nasce proprio con un'architettura ibrida che integra queste due capacità». Lo sguardo, però, è già rivolto oltre. Eni sta sviluppando internamente un computer quantistico, con un primo prototipo atteso tra il 2027 e il 2028. «Abbiamo scelto di costruirlo, non di comprarlo», conclude. «È la strada più impegnativa, ma anche quella che ci permette di sviluppare competenze e prepararci alle tecnologie che guideranno il futuro». Eni ha di recente aperto la propria infrastruttura di supercalcolo a imprese, startup e centri di ricerca, mettendo a disposizione capacità computazionale, competenze specialistiche e servizi di intelligenza artificiale per accelerare lo sviluppo di nuovi modelli e applicazioni ad alta intensità di calcolo. Tra le prime realtà interessate figurano Domyn, Mercuria, Dompé, Almawave, Reply e la Fondazione Bruno Kessler
Quando si parla di supercomputer compaiono spesso sigle come PFlops, Exascale o classifiche come TOP500 e Green500. Ecco cosa significano.
Il parametro più utilizzato è il FLOPS (Floating Point Operations Per Second), cioè il numero di operazioni matematiche in "virgola mobile" che una macchina è in grado di eseguire in un secondo. Per dare un'idea della scala, un Petaflop (PFlops) corrisponde a un milione di miliardi di operazioni al secondo, mentre un Exaflop equivale a un miliardo di miliardi.
Il termine Exascale identifica la nuova generazione di supercomputer capaci di superare la soglia di un Exaflop. Raggiungere questo traguardo significa poter eseguire simulazioni che fino a pochi anni fa sarebbero state proibitive.
Per confrontare le prestazioni dei sistemi più potenti al mondo esiste la TOP500, la classifica internazionale aggiornata due volte l'anno che ordina i supercomputer in base ai risultati ottenuti nel benchmark LINPACK, il test di riferimento utilizzato dalla comunità scientifica.
Accanto alla potenza di calcolo conta sempre di più anche l'efficienza energetica. A misurarla è la classifica internazionale Green500, che valuta il rapporto tra prestazioni e consumi dei supercomputer.
HPC7 è il nuovo supercomputer di Eni e rappresenta la nuova generazione dell'infrastruttura di calcolo ad alte prestazioni dell'azienda. La macchina raggiunge una potenza di 571 PFlops nelle prestazioni sostenute e 861 PFlops di picco. Insieme a HPC6 supera la soglia dell'Exascale, pari a un miliardo di miliardi di operazioni matematiche al secondo, collocando Eni tra i principali operatori mondiali del supercalcolo industriale.
L'architettura di HPC7 è di tipo cluster, una struttura modulare composta da oltre 3.400 nodi di calcolo collegati da una rete ad alta velocità. Al loro interno operano quasi 14 mila GPU, processori specializzati nell'esecuzione di grandi quantità di calcoli in parallelo, oggi indispensabili sia per le simulazioni scientifiche sia per l'intelligenza artificiale.
Particolare attenzione è stata riservata anche all'efficienza energetica. HPC7 utilizza un sistema di raffreddamento diretto a liquido a ciclo chiuso che consente di dissipare circa il 96% del calore prodotto dai processori. Grazie a queste soluzioni il sistema si è classificato all'undicesimo della Green500 e primo tra i supercomputer della sua "taglia", un risultato di particolare rilevanza, considerato il livello delle sue prestazioni.
Dal 2013 il Green Data Center di Ferrera Erbognone (Pavia) ospita l'infrastruttura di supercalcolo di Eni. Qui operano HPC6 e HPC7 che, insieme, consentono al gruppo di superare la soglia dell'Exascale e di disporre della maggiore capacità di supercalcolo oggi disponibile in ambito industriale. Il centro è considerato uno dei più efficienti in Europa dal punto di vista energetico e tra i migliori per il contenimento dell'impronta carbonica, anche grazie al contributo di un impianto fotovoltaico da 1 MW.
A Ferrera Erbognone sorgerà anche un AI Data Center Campus con una capacità fino a 500 MW IT, sviluppato dalla joint venture tra Eni e Khazna Data Centers. Il campus potrà integrare sistemi di accumulo e, in prospettiva, valorizzare la sinergia con il Ravenna CCS Hub.
