- Il supercalcolo e l'intelligenza artificiale consentono di creare gemelli digitali del pianeta, delle città e degli organi umani per simulare e anticipare scenari complessi.
- L'Europa promuove progetti come Destination Earth, LUMI e BSC, che combinano supercomputer, reti di centri e lo sviluppo di chip propri.
- L'attenzione dell'intelligenza artificiale si sta spostando dall'addestramento su larga scala all'inferenza, con nuovi server, PC e persino supercomputer desktop preparati per l'intelligenza artificiale.
- La Spagna partecipa a questa gara con MareNostrum, la rete spagnola di supercalcolo e sistemi come Picasso, che forniscono servizi alla scienza, all'industria e alla società.
Il supercalcolo e l'intelligenza artificiale sono diventati il connubio più in voga nel panorama tecnologico odierno. Non si parla più solo di enormi centri dati nascosti in bunker scientifici, ma di macchine capaci di creare gemelli digitali del pianeta, del cuore umano o di un'intera città, e persino di supercomputer da tavolo che si adattano (più o meno) sotto una scrivania.
Allo stesso tempo, stiamo assistendo a un cambiamento di fase nell'intelligenza artificiale: dal boom dell'addestramento di modelli giganteschi, siamo passati a un'ossessione per l'inferenza , ovvero per l'utilizzo di questi modelli al massimo delle loro potenzialità nelle attività quotidiane. Produttori di hardware, centri di ricerca e università sono ora in competizione per offrire di tutto, dai centri di supercalcolo come il Barcelona Supercomputing Center (BSC) o l'European LUMI, a server compatti e PC predisposti per l'IA che portano una sorta di "mini supercomputer" sulla scrivania.
Cos'è realmente il supercalcolo e come si misura la sua potenza?
Quando parliamo di supercalcolo, non ci riferiamo a un PC potenziato, bensì a cluster di migliaia di computer che lavorano in modo coordinato come se fossero un'unica macchina. Ciascuno di questi computer è un nodo, dotato di CPU, GPU, RAM e spazio di archiviazione propri, tutti collegati da reti di interconnessione ultraveloci che minimizzano la latenza , il principale nemico delle prestazioni.
La potenza di queste macchine si esprime in FLOPS (operazioni in virgola mobile al secondo) . A casa, un computer potente può operare nell'ordine dei teraFLOPS (TFLOPS). Nel supercalcolo, si gioca in un campionato diverso: è comune parlare di petaFLOPS ( 10¹⁵ operazioni al secondo) e, nei sistemi più avanzati, di exaFLOPS ( 10¹⁸ ). Frontier, negli Stati Uniti, è stata la prima a superare ufficialmente la barriera dell'exascale.
Per darvi un'idea, un supercomputer moderno può eseguire in un'ora ciò che un computer domestico impiegherebbe anni a calcolare . Questa incredibile potenza di calcolo è ciò che ci permette di simulare qualsiasi cosa, dagli uragani alle dinamiche delle proteine, o di addestrare modelli di intelligenza artificiale con trilioni di parametri.
Che aspetto hanno fisicamente i supercomputer e perché necessitano di così tanto raffreddamento?
Visivamente, un supercomputer non assomiglia per niente a un tipico PC desktop. Solitamente ha l'aspetto di una stanza piena di armadi metallici , ognuno dei quali contiene centinaia o migliaia di processori, GPU e dischi rigidi. La potenza è talmente immensa che il consumo energetico può raggiungere diversi megawatt , e una parte significativa di tale energia viene dispersa sotto forma di calore.
Ecco perché questi sistemi necessitano di stanze dedicate con sistemi di raffreddamento estremi : controllo climatico industriale, corridoi caldi e freddi, raffreddamento a liquido diretto al chip e persino soluzioni creative per sfruttare quel calore. In Svizzera, ad esempio, il calore di un supercomputer viene riutilizzato per riscaldare gli edifici universitari , trasformando un problema in un vantaggio.
In alcuni casi, vengono utilizzati sistemi di sicurezza e protezione estremamente sofisticati, come ad esempio involucri in vetro con speciali sistemi antincendio che utilizzano acqua micronizzata in grado di estinguere gli incendi senza danneggiare i componenti elettronici. È il caso del MareNostrum originale di Barcellona, installato all'interno della cappella del Politecnico della Catalogna: probabilmente uno dei supercomputer con la collocazione più insolita al mondo.
La rivoluzione dei gemelli digitali: dalla Terra al cuore umano
La combinazione di supercalcolo e intelligenza artificiale sta dando vita a un concetto chiave: i gemelli digitali . Non si tratta semplicemente di modelli virtuali, ma di repliche dinamiche che integrano dati del mondo reale in tempo quasi reale per simulare, anticipare e ottimizzare ciò che accade nel mondo fisico.
In Europa, la Commissione europea sta promuovendo il programma Destination Earth (DestinE) , che mira a sviluppare un gemello digitale della Terra estremamente accurato entro pochi anni. Grazie a supercomputer come LUMI , il più potente dell'Unione europea, è possibile effettuare simulazioni climatiche a lungo termine ad altissima risoluzione, che includono atmosfera, oceani e superficie terrestre con un livello di dettaglio che fino a poco tempo fa era raggiungibile solo con modelli meteorologici a brevissimo termine.
Secondo Utz-Uwe Haus, responsabile dell'HPE HPC/AI Research Lab EMEA, questa capacità consente una migliore comprensione degli eventi estremi ai fini della gestione delle catastrofi, dello studio degli scenari di cambiamento climatico e della valutazione dell'impatto di ghiacciai, ghiaccio marino, vegetazione e aerosol sul clima globale. Ma permette anche qualcosa di molto pratico: prevedere con enorme precisione gli effetti locali , come le precipitazioni medie, la siccità o le inondazioni a livello regionale o cittadino.
Ciò ha conseguenze dirette sulla pianificazione agricola (quali colture sono redditizie in una determinata area e con quale rischio), sugli investimenti nelle energie rinnovabili (previsione delle ore di sole e di vento per decenni) e sulla progettazione delle infrastrutture. È un chiaro esempio di come il supercalcolo smetta di essere qualcosa di astratto e inizi a influenzare decisioni economiche molto concrete.
Gemelli digitali nelle città, nei fiumi e nei porti
I gemelli digitali non si limitano al clima globale. L' area metropolitana di Barcellona possiede un gemello digitale dei suoi 164 comuni che consente di simulare scenari urbani, economici, di mobilità, abitativi e di conoscenza per i prossimi decenni. Politiche e piani possono essere testati su questa replica virtuale prima di prendere decisioni nel mondo reale.
Nel settore portuale e del trasporto fluviale, il Porto di Siviglia sta sviluppando Guadaltwin, un gemello digitale del corso d'acqua del Guadalquivir, nell'ambito del suo piano di digitalizzazione. Questo sistema integra intelligenza artificiale e apprendimento automatico per migliorare le previsioni e le decisioni relative al traffico fluviale, alla gestione del pescaggio, alle maree, alle infrastrutture e alla sicurezza.
Anche in campi apparentemente disparati come la fisica delle alte energie e la moda, i gemelli digitali hanno iniziato a farsi strada nel settore. Il CERN sta studiando come utilizzare questi modelli nei suoi esperimenti di fisica delle particelle, nella robotica e nei sistemi di raffreddamento, mentre aziende come H&M hanno creato repliche digitali di modelli umani per le campagne pubblicitarie, scatenando dibattiti sui diritti d'immagine e sul futuro del lavoro creativo.
Il corpo umano come prossimo grande gemello digitale
Una delle sfide più ambiziose riguarda il settore sanitario. Gruppi di ricerca come quello di Steven Niederer all'Imperial College di Londra stanno lavorando alla creazione di gemelli digitali di cuori individuali, riproducendone forma, dimensioni e funzione specifiche. Questi modelli consentono di simulare interventi chirurgici e trattamenti senza rischi per il paziente e sono già utilizzati in studi clinici e nella pianificazione degli interventi.
Ricercatori come Andreu Climent e María de la Salud Guillem, del Politecnico di Valencia, ritengono che questi gemelli digitali cardiaci saranno fondamentali per il trattamento delle aritmie complesse, per stabilire chi può beneficiare di un defibrillatore impiantabile e per prevedere il rischio di morte improvvisa. L'obiettivo a lungo termine è ancora più ambizioso: costruire un gemello digitale completo del corpo umano che permetta di testare terapie, regolare i dosaggi dei farmaci e personalizzare la medicina al massimo grado.
Intelligenza artificiale, supercalcolo e il passaggio dall'addestramento all'inferenza
Per anni, la maggior parte degli investimenti nell'IA si è concentrata sull'addestramento di modelli sempre più grandi, soprattutto nell'ambito dell'IA generativa. Oggi, l'attenzione si sta chiaramente spostando verso l'inferenza : l'utilizzo di questi modelli su larga scala in produzione, in modo continuo e a un costo per operazione inferiore.
Questo cambiamento è stato chiaramente evidente al CES 2026. Produttori come Lenovo hanno presentato server progettati specificamente per l'inferenza, come ThinkSystem SR675i, SR650i e ThinkEdge SE455i , pronti a eseguire modelli di intelligenza artificiale vicino alla fonte dei dati, nella cosiddetta " edge computing".
Origin PC, ora parte dell'ecosistema Corsair, ha presentato l' S-Class Edge AI Developer Kit , una piattaforma compatta e pronta all'uso per lo sviluppo di intelligenza artificiale ai margini della rete. L'idea è che piccoli team di sviluppo o ricerca possano testare e implementare l'IA senza dover necessariamente dipendere dal cloud o da enormi data center esterni.
La maggior parte dei produttori di PC presenti al CES ha seguito lo stesso percorso: Acer con la sua mini-station AI RA100 e i desktop Veriton aggiornati; LG GRAM con doppie funzionalità AI (locale + cloud); Asus con una gamma di nuovi Vivobook e il convertibile ProArt PX13 pensato per i creatori che lavorano con l'IA; Dell che aggiorna la gamma XPS per i carichi di lavoro AI; e HP che aggiorna EliteBook, EliteBoard, Omnibook e OmniStudio, tutti dotati di accelerazione AI e potenza di elaborazione dati.
Il supercalcolo che arriva sul desktop: il “supercomputer desktop”
Una tendenza particolarmente interessante è quella del supercalcolo locale , con macchine che, pur non raggiungendo le dimensioni di un centro nazionale, offrono una potenza incredibile in un formato desktop. Al CES 2026, Gigabyte (attraverso la sua controllata Giga Computing) ha presentato il Gigabyte W775-V10 , un vero e proprio "supercomputer desktop".
Questo sistema integra lo stack AI di NVIDIA e l' acceleratore desktop NVIDIA GB300 Grace Blackwell Ultra , tra gli altri componenti di alto livello. Il suo obiettivo è consentire ai team di intelligenza artificiale di addestrare e inferire modelli complessi senza dipendere dal cloud o da data center esterni, mantenendo al contempo il controllo completo sui dati e sull'ambiente di runtime.
Parallelamente, il CES è servito a rinnovare l'ecosistema dei componenti: nuove CPU Intel Core Ultra , nuovi processori AMD Ryzen , il chip Snapdragon X2 Plus di Qualcomm , SSD BG7 di Kioxia, memorie DDR5 avanzate di Gigabyte e schede madri aggiornate di MSI, tutti progettati per supportare carichi di lavoro ad alta intensità di dati e di intelligenza artificiale.
Nel settore delle periferiche, marchi come Corsair hanno presentato i loro ultimi mouse e tastiere di fascia alta, mentre Anker, eufy e soundcore si sono concentrati sui dispositivi connessi. Sono apparsi anche alcuni gadget interessanti, come il Plaud Notepin S , un piccolo dispositivo per prendere appunti basato sull'intelligenza artificiale.
A cosa servono oggi i supercomputer: dal COVID alla qualità dell'aria
I supercomputer sono quasi sempre utilizzati per la ricerca avanzata in campi in cui un normale PC impiegherebbe letteralmente un'eternità per eseguire i calcoli. I loro impieghi classici includono meteorologia e climatologia , simulazione di terremoti, ricerca in astrofisica, geofisica, biologia, medicina, progettazione di farmaci e ingegneria aerospaziale.
Durante la pandemia di COVID-19 , diversi supercomputer sono stati utilizzati per simulare il comportamento delle proteine virali, testare combinazioni di molecole e accelerare la ricerca di farmaci. Le simulazioni su larga scala hanno permesso ai ricercatori di scartare approcci poco promettenti e concentrare i loro sforzi sui composti con la più alta probabilità di successo.
Centri come il Centro di Supercalcolo di Barcellona hanno mostrato esempi molto concreti: utilizzando dati provenienti da sensori e modelli di fluidodinamica, hanno addestrato reti neurali per controllare gli inceneritori e migliorare l'utilizzo del combustibile riducendo le emissioni; oppure per prevedere la qualità dell'aria nelle grandi città con notevole precisione, basandosi su anni di dati storici.
Un altro esempio eclatante è AlphaFold , il sistema di DeepMind per prevedere il ripiegamento delle proteine a partire dalla loro sequenza di amminoacidi. Questo problema, che ha richiesto un premio Nobel, ha beneficiato di una combinazione esplosiva di intelligenza artificiale, big data e supercalcolo . L'impatto sulla biomedicina e sulla progettazione di farmaci è stato enorme, al punto che decine di migliaia di ricercatori in tutto il mondo ne utilizzano già i risultati quotidianamente.
Usi comuni del supercalcolo
- Previsioni meteorologiche e climatiche a medio e lungo termine.
- Simulazione di terremoti, tsunami e pericoli naturali per ridurre i danni.
- Progettazione e collaudo di aeromobili, veicoli e razzi utilizzando modelli aerodinamici.
- Scoperta e progettazione di farmaci e studi di interazione molecolare.
- Astrofisica e cosmologia: formazione di galassie, stelle e buchi neri.
- Qualità dell'aria e composizione atmosferica nelle regioni e nelle città.
- Big Data e simulazione sociale: evoluzione culturale, movimenti demografici, città intelligenti.
- Sicurezza e difesa: dalla simulazione di armi nucleari ai gemelli digitali di radar e sistemi complessi.
Dove si trovano i grandi supercomputer e che ruolo svolge la Spagna?
La classifica Top500, pubblicata due volte l'anno dal 1993, elenca e classifica i 500 supercomputer più potenti al mondo. Sebbene la Cina sia in testa per numero di sistemi presenti in classifica, gli Stati Uniti mantengono il primato nella potenza totale aggregata , soprattutto grazie a macchine come Frontier.
Tra i colossi attuali figurano Fugaku in Giappone, leader per anni; Summit e Sierra negli Stati Uniti; e Sunway TaihuLight e Tianhe-2A in Cina, che un tempo detenevano anch'esse il primato. L'Italia ospita sistemi come HPC5 e Marconi-100 , mentre la Svizzera vanta Piz Daint , da tempo leader in Europa.
In Spagna, il punto di riferimento è MareNostrum presso il Centro di Supercalcolo di Barcellona. Dalla sua prima versione del 2004, con circa 42,4 teraFLOPS, si è evoluto fino all'attuale MareNostrum 4, con circa 13,7 petaFLOPS . La prossima generazione, MareNostrum 5, rappresenterà un salto di diversi ordini di grandezza in termini di potenza e consumo energetico, e fa parte della strategia europea per lo sviluppo di infrastrutture exascale.
Una rete particolarmente importante è la Rete spagnola di supercalcolo (RES) , che riunisce centri e macchine distribuiti in diverse comunità autonome e fornisce servizi ai ricercatori di tutto il paese. Partendo da queste basi, è stata creata anche una Rete iberoamericana di supercalcolo , che collega risorse provenienti da paesi come il Messico e altri partner latinoamericani per progetti comuni.
A livello regionale, spiccano infrastrutture come il supercomputer Picasso dell'Università di Malaga, con circa 40.000 core di calcolo e 180 TB di RAM. Picasso è a disposizione sia dei ricercatori dell'università stessa, sia degli utenti andalusi tramite la Piattaforma Andalusa di Bioinformatica, nonché degli scienziati di tutta la Spagna attraverso la RES (Rete Spagnola di Bioinformatica).
Questi sistemi vengono quasi sempre eseguiti su Linux o sue derivate, grazie alla loro natura open-source, alla stabilità e al basso consumo di risorse rispetto ad altri sistemi operativi commerciali. Su queste basi, è stato costruito un ecosistema specializzato e raffinato di strumenti scientifici, ambienti di programmazione e librerie di intelligenza artificiale.
Centri di riferimento: il Centro di supercalcolo di Barcellona e la corsa europea per il proprio hardware
Il Barcelona Supercomputing Center (BSC) è uno dei principali centri europei di ricerca nel campo del supercalcolo e dell'architettura dei computer. Guidato per decenni da Mateo Valero, il BSC è cresciuto dalla gestione di un singolo supercomputer fino a diventare un centro con oltre mille persone provenienti da più di 50 paesi, organizzate in dipartimenti di Informatica, Scienze della Vita, Scienze della Terra e Applicazioni Sociali.
Una delle caratteristiche distintive di BSC è che non si limita a gestire le macchine, ma sviluppa anche software, algoritmi e persino processori propri . Da anni è coinvolta in progetti europei come EuroHPC e in iniziative come l'European Processor Initiative (EPI) e i chip europei basati su architetture aperte come RISC-V , con l'obiettivo di ridurre la dipendenza dell'Europa dai produttori americani e asiatici.
In collaborazione con altri partner, il BSC ha promosso prototipi di processori vettoriali , piattaforme basate su ARM e RISC-V e un'intera famiglia di progetti con nomi come Turtle, Lizard e Chameleon , la cui complessità è cresciuta a ogni generazione. L'obiettivo è creare, a medio termine, chip in grado di alimentare i supercomputer "MareNostrum 6" con tecnologie di calcolo critico sviluppate in Europa.
Questo sforzo si inserisce in una realtà scomoda: l'Europa un tempo progettava parte dell'architettura ARM, ma la vendita di ARM a società extraeuropee e la mancanza di grandi fonderie proprie hanno lasciato il continente in una posizione precaria . Mentre alcune iniziative, come la garanzia da parte degli Stati Uniti della produzione avanzata di TSMC in Arizona, o le fabbriche di chip che Germania e Francia attraggono con ingenti sussidi pubblici, hanno luogo in Spagna, quest'ultima si trova ad affrontare la sfida di combinare progettazione, produzione e un ecosistema industriale con risorse relativamente limitate.
In questo contesto, la strategia spagnola prevede il consolidamento di centri come il BSC, la promozione di reti come il RES, il sostegno a progetti open-chip e la formazione di professionisti altamente qualificati nel campo dell'architettura dei computer e dell'intelligenza artificiale. Non è un caso che, come riconoscono gli stessi direttori del centro, i dottori di ricerca specializzati in questi settori ricevano offerte dall'industria privata con stipendi difficilmente eguagliabili da quelli del mondo accademico, il che rende difficile trattenere i talenti.
Nel frattempo, altre università spagnole stanno potenziando le proprie infrastrutture, come dimostrano l'Istituto Picasso di Malaga e i nodi RES distribuiti in tutto il paese. In molti casi, questi sistemi sono al servizio della fisica delle particelle , degli studi sui cambiamenti climatici, dell'ingegneria, della bioinformatica e dei progetti per le città intelligenti, a dimostrazione che il supercalcolo non è più un lusso riservato a pochi laboratori selezionati.
Guardando al quadro generale, è evidente che il supercalcolo è passato dall'essere una curiosità di laboratorio a diventare un'infrastruttura critica per il clima, la salute, la sicurezza, l'economia e persino per il modo in cui progettiamo città, veicoli e farmaci. Allo stesso tempo, il passaggio dell'intelligenza artificiale dal laboratorio alla produzione e l'ascesa dei gemelli digitali stanno portando parte di questa potenza su server specializzati e persino sulle scrivanie di ingegneri e scienziati, creando uno scenario in cui, lungi dallo scomparire, il supercalcolo si sta integrando sempre più nella nostra vita quotidiana, anche se spesso non ce ne rendiamo conto.
