about
EuroHPC JU
Il supercomputer Leonardo è cofinanziato da EuroHPC Joint Undertaking, un’iniziativa congiunta tra l’Unione Europea, i paesi firmatari e partner privati creata per aprire la strada al supercalcolo europeo.
La sua missione è sviluppare un ecosistema di supercalcolo europeo, implementando supercomputer di livello mondiale in tutta Europa e sviluppando un’intera catena di approvvigionamento europea: dai processori e software alle applicazioni da eseguire su questi supercomputer e al know-how per sviluppare una forte esperienza europea.
Alcuni di questi supercomputer saranno sistemi exascale, in grado di eseguire più di un miliardo di miliardi di operazioni al secondo. I supercomputer dell’iniziativa EuroHPC sono accessibili ai ricercatori, all’industria e alle imprese europee per sviluppare nuove applicazioni in settori quali l’intelligenza artificiale e la medicina personalizzata, la progettazione di farmaci e materiali, la bioingegneria, le previsioni meteorologiche e la lotta ai cambiamenti climatici.
EuroHPC JU è stata istituita il 28 settembre 2018 ed è attualmente disciplinata dal regolamento (UE) 2021/1173 del Consiglio.
Ente ospitante
CINECA, costituito nel 1969 come Consorzio Interuniversitario per il Calcolo Automatico dell’Italia Nord Orientale, è oggi il centro di calcolo più grande d’Italia, uno dei più importanti al mondo.
CINECA, composto da 103 enti pubblici opera sotto il controllo del Ministero dell’Università e della Ricerca e offre supporto alle attività della comunità attraverso il supercalcolo e le sue applicazioni, realizza sistemi gestionali per le amministrazioni universitarie e il MUR, progetta e sviluppa sistemi informatici per la pubblica amministrazione, la sanità e le imprese.
In qualità di ente ospitante del progetto, il CINECA, fedele alla sua missione di promuovere l’uso dei più avanzati sistemi di calcolo scientifico ad alte prestazioni a beneficio del sistema della ricerca nazionale pubblico e privato, si occuperà di tutte quelle azioni necessarie ad ospitare e rendere funzionale Leonardo, dalla realizzazione del cantiere alla gestione della macchina; inoltre fornirà documentazione e supporto agli utenti, pubblici o privati, che utilizzeranno Leonardo per i loro progetti.
Enti Finanziatori
Il progetto è stato reso possibile grazie all’impegno congiunto di vari enti: ve li presentiamo di seguito.
La ricerca d’avanguardia nel campo dell’High Performance Computing è un asset di importanza strategica a livello internazionale per il sistema Paese, ed è con questo spirito che il Ministero dell’Università e della Ricerca ha sostenuto la candidatura dell’Italia ad ospitare il progetto Leonardo, in collaborazione con EuroHPC Joint Undertaking, al fine di realizzare la prima rete HPC europea
Il progetto è finanziato dal MUR con 120 milioni di euro distribuiti in sette anni (2019-2025) e da EuroHPC Joint Undertaking con altri 120 milioni di euro, e avrà ripercussioni in diversi ambiti: dalla gestione dei rischi connessi alle calamità naturali e pandemie, alla medicina predittiva; dallo sviluppo di nuovi materiali alla cybersecurity; dalle previsioni del tempo all’intelligenza artificiale.
Il progetto fa parte delle azioni che l’ Unione Europea sta attuando per sostenere la diffusione dell’elaborazione ad alte prestazioni come forza trainante per la crescita e l’innovazione. Infatti, il 50 per cento della potenza di calcolo generata da Leonardo sarà a disposizione di enti di ricerca, università, ma anche aziende del Paese ospitante; il resto, invece, sarà utilizzato dai Paesi partecipanti all’impresa comune.
Altri Partner
La Regione Emilia Romagna, da sempre attenta all’innovazione tecnologica del proprio territorio, la vede come asse prioritario volto al rafforzamento del sistema regionale della ricerca industriale e del trasferimento tecnologico.
La Regione Emilia Romagna negli ultimi anni ha lavorato per rafforzare la rete regionale dei laboratori sul territorio, attraverso un programma di sviluppo dei tecnopoli, ovvero delle infrastrutture dedicate alla ricerca scientifica e di interesse industriale che costituiranno laboratori, centri di ricerca e strutture per l’incubazione di nuove aziende innovative e high-tech.
Il progetto Leonardo ha ricevuto il patrocinio della Regione Emilia Romagna che, nell’ambito dell’ampliamento della rete regionale dei Tecnopoli, ha previsto la realizzazione dell’Ex Manifattura Tabacchi come sede del nuovo Data Center Cineca e INFN. 
L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) è un centro di ricerca italiano dedicato allo studio dei costituenti fondamentali della materia e delle leggi che li governano, sotto la supervisione del Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR). Svolge attività di ricerca teorica e sperimentale nei campi della fisica subnucleare, nucleare e astro-particellare. Tutte le attività di ricerca dell’INFN sono svolte in un quadro di competitività a livello internazionale, in stretta collaborazione con le università italiane, sulla base di solide partnership accademiche che durano decenni.
L’INFN mette a disposizione del progetto le sue competenze per quanto riguarda gli aspetti della gestione di grandi volumi di dati e il binding di reti ad alta velocità.
SISSA – Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati– è stata fondata nel 1978, ed è un centro di eccellenza per la formazione scientifica nel panorama accademico nazionale e internazionale.
Le attività della SISSA si concentrano su tre aree principali: Fisica, Neuroscienze e Matematica.
SISSA è in prima linea a livello internazionale nella simulazione e nella modellazione numerica in discipline che vanno dall’infinitamente piccolo, nanoscienze e scienza dei materiali, all’infinitamente grande, astrofisica e cosmologia, e all’interno del progetto mette a disposizione le proprie competenze scientifiche per la creazione di un ecosistema nazionale e internazionale per l’HPC.
Supercomputer Leonardo
La rapida crescita della quantità di dati provenienti da diverse fonti, inclusi modelli numerici e sensori, richiede servizi di elaborazione e archiviazione capaci e affidabili.
Leonardo è uno dei sistemi di supercalcolo più potenti al mondo, in grado di eseguire più di 250 Petaflop, ovvero più di 250 milioni di miliardi di operazioni al secondo. È notevole che ogni singolo rack basato su GPU fornisca la stessa potenza di calcolo dell’intero sistema BlugeneQ Fermi, dismesso solo nel 2015.
Leonardo è una tecnologia abilitante chiave, con l’obiettivo di aumentare la competitività della ricerca italiana ed europea, aprendo la strada alla prossima era dell’exascale in Europa.
caratteristiche tecniche
Leonardo dispone di due moduli di elaborazione principali, denominati Booster e Data Centric, che coprono un’ampia varietà di richieste di elaborazione e di esigenze degli utenti. I moduli si basano su due unità di elaborazione all’avanguardia. Una versione personalizzata delle GPU NVIDIA Ampere, A100 SXM6 64GB, equipaggia il modulo Booster, mentre ogni blade del modulo Data Centric è dotata di due processori Intel Sapphire Rapids di nuova generazione, ciascuno da 56 core. Entrambi sono processori estremamente potenti e rappresentano un fattore chiave per consentire prestazioni di sistema così elevate.
Queste unità di elaborazione sono ottimizzate per eseguire carichi di lavoro ad alta intensità di calcolo su sistemi di elaborazione ad alte prestazioni come Leonardo. Sono costruiti per offrire le stesse prestazioni nel tempo mentre lavorano costantemente con un utilizzo vicino al 100%. In particolare, il sistema verrà utilizzato per offrire un servizio di elaborazione ad alte prestazioni 24 ore su 24, 7 giorni su 7 per l’intero ciclo di vita di 5 anni.
Le prestazioni della rete dati sono un aspetto chiave che influisce sulla capacità di un supercomputer di elaborare simulazioni tra nodi su larga scala, possibilmente scalando centinaia di server di elaborazione.
Leonardo dispone di una topologia Dragonfly+ basata sull’interconnessione NVIDIA Mellanox HDR 200 Gb/s InfiniBand, con motori di accelerazione di elaborazione intelligenti in rete che consentono una latenza estremamente bassa e un elevato throughput di dati per fornire le massime prestazioni e scalabilità delle applicazioni AI e HPC.
Per la rete dati sono stati utilizzati oltre 25000 cavi in fibra e 800 switch di rete per interconnettere l’intera infrastruttura Leonardo.
L’estrema capacità di elaborazione fornita da Leonardo deve essere supportata da un’infrastruttura di storage all’avanguardia. Lo storage Leonardo è composto da due livelli. Un fast tier, basato su memoria flash, che fornisce una notevole larghezza di banda aggregata di 1,4 TB/s e in grado di supportare carichi di lavoro con IOPS elevati. Inoltre, un capacity tier garantisce uno spazio di archiviazione di 106 PB e una larghezza di banda aggregata di oltre 600 GB/s.
L’architettura del sistema Leonardo è progettata per fornire un rapporto di capacità di archiviazione/memoria principale di 66, ben nella gamma di sistemi HPC di alto livello simili.
Leonardo è basato sulla soluzione BullSequana XH2000, tecnologia progettata, sviluppata, prodotta e testata da Eviden. Tale tecnologia è in grado di integrare GPU e CPU su blade di calcolo estremamente densi e quindi di fornire una moderna infrastruttura che offre le massime prestazioni per il calcolo, l’elaborazione dei dati, l’High Performance Data Analytics (HPDA), l’Intelligenza Artificiale (AI) e lo sviluppo di modelli di Machine Learning.
Unità di elaborazione
Leonardo dispone di due moduli di elaborazione principali, denominati Booster e Data Centric, che coprono un’ampia varietà di richieste di elaborazione e di esigenze degli utenti. I moduli si basano su due unità di elaborazione all’avanguardia. Una versione personalizzata delle GPU NVIDIA Ampere, chiamata A100 SXM6 64GB, equipaggia il modulo Booster, mentre ogni blade del modulo Data Centric è dotato di due processori Intel Sapphire Rapids di nuova generazione da 56 core. Entrambi sono processori estremamente potenti e rappresentano un fattore chiave per consentire prestazioni di sistema così elevate.
Queste unità di elaborazione sono ottimizzate per eseguire carichi di lavoro ad alta intensità di calcolo su sistemi di elaborazione ad alte prestazioni come Leonardo. Sono costruiti per offrire le stesse prestazioni nel tempo mentre lavorano costantemente con un utilizzo vicino al 100%. In particolare, il sistema verrà utilizzato per offrire un servizio di elaborazione ad alte prestazioni 24 ore su 24, 7 giorni su 7 per l’intero ciclo di vita di 5 anni.
Network
Le prestazioni della rete dati sono un aspetto chiave che influisce sulla capacità di un supercomputer di elaborare simulazioni tra nodi su larga scala, possibilmente scalando centinaia di server di elaborazione.
Leonardo dispone di una topologia Dragonfly+ basata sull’interconnessione NVIDIA Mellanox HDR 200 Gb/s InfiniBand, con motori di accelerazione di elaborazione intelligenti in rete che consentono una latenza estremamente bassa e un elevato throughput di dati per fornire le massime prestazioni e scalabilità delle applicazioni AI e HPC.
Per la rete dati sono stati utilizzati oltre 25000 cavi in fibra e 800 switch di rete per interconnettere l’intera infrastruttura Leonardo.
Storage
L’estrema capacità di elaborazione fornita da Leonardo deve essere supportata da un’infrastruttura di storage all’avanguardia. Lo storage Leonardo è composto da due livelli. Un fast tier, basato su memoria flash, che fornisce una notevole larghezza di banda aggregata di 1,4 TB/s e in grado di supportare carichi di lavoro con IOPS elevati. Inoltre, un capacity tier garantisce uno spazio di archiviazione di 106 PB e una larghezza di banda aggregata di oltre 600 GB/s.
L’architettura del sistema Leonardo è progettata per fornire un rapporto di capacità di archiviazione/memoria principale di 66, ben nella gamma di sistemi HPC di alto livello simili.
Integrazione
Leonardo è basato sulla soluzione BullSequana X2000, tecnologia progettata, sviluppata, prodotta e testata da Eviden. Tale tecnologia è in grado di integrare GPU e CPU su blade di calcolo estremamente densi e quindi di fornire una moderna infrastruttura che offre le massime prestazioni per il calcolo, l’elaborazione dei dati, l’High Performance Data Analytics (HPDA), l’Intelligenza Artificiale (AI) e lo sviluppo di modelli di Machine Learning.
Consorzio leonardo
Il Consorzio Leonardo, guidato dall’Italia, è composto da sei Paesi firmatari della Dichiarazione Europea sull’High Performance Computing.
La missione della Dichiarazione è di partecipare a uno sforzo congiunto per costruire un’infrastruttura informatica di livello mondiale in Europa, e sostenere la capacità di calcolo per il consorzio e i ricercatori europei.
I sei Paesi del Consorzio sono:
- Italia
- Austria
- Grecia
- Ungheria
- Slovacchia
- Slovenia
- Firmatari della Dichiarazione EuroHPC
- Consorzio Leonardo
I sei Paesi del consorzio, che vantano tutti una lunga e fruttuosa tradizione nelle scienze computazionali, si impegnano a mettere a disposizione del progetto le loro competenze HPC, fornendo supporto tecnico e ingegneristico di alto livello alle comunità di utenti.
