Il cervello del supercalcolatore

Da quasi un anno Thomas Schulthess dirige il Centro svizzero di calcolo scientifico di Manno (Ticino). Swissinfo.ch lo ha intervistato in merito a questa sfida, alla situazione della ricerca nella Confederazione e alla sua esperienza come svizzero all'estero.

Da Oak Ridge (Tennessee) al Ticino, passando per Zurigo, il passo è breve. Thomas Schulthess l’ha compiuto alcuni mesi, fa quando – dopo diversi anni di attività scientifica ad alto livello negli Stati Uniti – è stato nominato direttore del CSCS e professore di fisica al Politecnico (da cui il CSCS dipende).

Una sfida non di poco conto, anche perché ha significato passare da un campus di circa 40 chilometri quadrati e oltre 4’000 collaboratori alle più modeste dimensioni elvetiche. Swissinfo.ch lo ha intervistato.

swissinfo.ch: Che cosa l’ha convinta a lasciare gli Stati Uniti per tornare nella Confederazione?

Thomas Schulthess: L’Oak Ridge National Laboratory è uno dei centri di ricerca più importanti di tutto il paese e, specialmente a livello di supercomputer, probabilmente l’istituto migliore al mondo. Sono passato al Politecnico federale di Zurigo poiché si è trattato di un cambiamento orizzontale da un’istituzione eccellente a un’altra della medesima qualità.

Per quanto concerne i computer ad alta potenza, le strutture non sono ovviamente paragonabili, ma già a Oak Ridge il mio interesse era rivolto soprattutto all’impiego reale delle simulazioni scientifiche realizzate grazie a questi supercomputer, non alle apparecchiature in quanto tali.

Da questo punto di vista la Svizzera risulta particolarmente interessante, poiché la comunità scientifica che opera con queste simulazioni è estremamente vasta e competente, persino più grande di quella statunitense.

swissinfo.ch: Quali sono le maggiori sfide per il CSCS durante i prossimi anni?

T.S.: In primo luogo dobbiamo pianificare e costruire l’edificio che ospiterà il nuovo calcolatore [il cui acquisto è stato recentemente deciso dal governo] a partire del 2012. Secondariamente, è necessario preparare adeguatamente la comunità scientifica, affinché sia in grado di sfruttare al meglio le possibilità offerte dalla nuova generazione di supercomputer [capaci di eseguire un milione di miliardi di operazioni al secondo].

Quest’ultima sfida è peraltro comune a tutti gli scienziati che nel mondo lavorano con tali apparecchiature: la Svizzera può dunque avere un ruolo da precursore.

swissinfo.ch: Concretamente, quali sono le possibili applicazioni pratiche delle simulazioni realizzate grazie ai supercomputer?

T.S.: Queste apparecchiature sono utilizzate nelle scienze naturali per studiare i cosiddetti sistemi complessi. Per esempio, nella biologia e nella biofisica è possibile analizzare in modo approfondito le strutture delle proteine e del DNA.

Altre importanti applicazioni riguardano la composizione dei materiali e il clima. A questo proposito, il CSCS collabora attivamente con MeteoSvizzera: una delle sfide maggiori – e non solo a livello nazionale – sarà quella di utilizzare le nuove infrastrutture per prevedere con precisione e affidabilità l’evoluzione climatica nei prossimi anni e decenni. Le implicazioni sono importantissime, basti pensare agli uragani.

Inoltre, anche la finanza può essere considerata un sistema complesso: pure in questo settore si stanno diffondendo le simulazioni basate sui supercomputer.

swissinfo.ch: Lei ha potuto vivere in prima persona la ricerca di punta negli Stati Uniti. Quali sono le principali differenze con la Svizzera da questo punto di vista? Cosa può offrire la Confederazione?

T.S.: L’aspetto che rende la Svizzera una piazza estremamente interessante dal profilo della ricerca è il fatto che i gruppi di ricercatori possono lavorare con un orizzonte temporale e finanziario a lungo termine. Si tratta di una ricchezza che non deve assolutamente essere sacrificata.

Proprio per quanto concerne le simulazioni, poter operare in queste condizioni costituisce un indubbio vantaggio. Infatti, la durata di vita dei modelli di simulazione si situa attorno ai venti-trent’anni.

Negli Stati Uniti, invece, l’autonomia finanziaria di un progetto di ricerca è di regola biennale o triennale. Di conseguenza, anche svolgendo un lavoro di qualità, è spesso molto difficile avere successo poiché non si possono garantire risultati in tempi così stretti.

Questo sistema ha però anche un lato positivo: i vari gruppi di ricerca sono obbligati a riorientarsi praticamente ogni tre anni e a organizzare collaborazioni interdisciplinari per far sopravvivere i progetti.

A tal proposito, in Svizzera dobbiamo migliorare la capacità di lavorare in modo interdisciplinare, considerato il fatto che le frontiere tra le varie materie scientifiche sono destinate a sparire progressivamente.

swissinfo.ch: Lei è stato uno svizzero dell’estero per parecchi anni ed è appena rientrato nella Confederazione. Quali sono le sue impressioni? Le sembra che l’immagine internazionale della Svizzera sia peggiorata?

T.S.: Sono nato a Kathmandu, in Nepal, e ho vissuto in Madagascar e Kenia prima di trasferirmi nella Confederazione per gli studi. Inoltre, tutta la mia vita professionale si è svolta negli Stati Uniti. Durante gli anni trascorsi all’estero, ho potuto constatare che la Svizzera gode di un’ottima reputazione ed è assai ammirata per la sua qualità di vita.

Purtroppo tale immagine è stata recentemente offuscata da alcune vicende poco edificanti, penso per esempio alle controversie fiscali legate a UBS. Ciò mi rattrista, poiché la maggior parte dei cittadini elvetici non ha alcuna responsabilità in tali questioni.

L’aspetto che più apprezzo dopo il mio ritorno in patria è la qualità delle infrastrutture, segnatamente i trasporti pubblici. Posso tranquillamente spostarmi in treno da Zurigo e Lugano in 2 ore e 40 minuti, e utilizzare quel tragitto per lavorare. Negli Stati Uniti, quando mi sposto da Nashville a Knoxville [due città del Tennessee a circa 300 km di distanza] devo guidare tre ore, e sono tre ore di lavoro perse!

swissinfo.ch: E con Alptransit le distanze saranno presto ancora minori…

T.S.: A dire il vero, per me si tratta di un periodo molto lungo, considerando che in ambito informatico una generazione dura tre-quattro anni… Prima dell’inaugurazione passeranno quindi almeno due generazioni [ride].

Andrea Clementi, swissinfo.ch

Il CSCS

Fondato nel 1991, il Centro svizzero di calcolo scientifico (CSCS) è situato a Manno (cantone Ticino), e dipende direttamente dal Politecnico federale di Zurigo. Entro il 2012, la sede sarà trasferita in un nuovo edificio a Lugano, in cui sarà installato un sistema capace di eseguire un milione di miliardi di operazioni al secondo.

La struttura impiega una quarantina di persone, fra cui una quindicina di specialisti scientifici. Il supercalcolo richiede l’uso di programmi informatici su computer di altissima potenza e consente l’analisi di grandi serie di dati per effettuare simulazioni di processi complessi.

Il CSCS collabora con le università svizzere, le istituzioni di ricerca del Consiglio dei politecnici, il CERN, MeteoSvizzera e altri istituti di ricerca nazionali ed internazionali.

Nel maggio del 2009, il governo elvetico ha deciso di attuare il Piano nazionale per il calcolo di grande potenza e la sua messa in rete, il cui costo ammonta a 172,5 milioni di franchi.

Thomas Schulthess

Thomas Schulthess ha studiato fisica al politecnico di Zurigo, ottenendo nel 1994 il dottorato con una tesi basata sulle simulazioni numeriche nel campo delle leghe metalliche. Ha poi continuato le sue ricerche negli Stati Uniti, dove ha pubblicato numerosi contributi scientifici.

Il professor Schulthess è stato associato per dodici anni al Laboratorio nazionale di Oak Ridge nello Stato del Tennessee, che ospita uno fra i maggiori grandi centri di supercalcolo degli Stati Uniti. Dal 2002 ha diretto un gruppo di ricerca nel campo delle scienze computazionali con una trentina di collaboratori.

Schulthess, nominato direttore del CSCS nel mese di settembre del 2008, è anche professore ordinario di fisica computazionale al Politecnico federale di Zurigo.

Inaugurato “Monte Rosa”

Intanto a Manno è stato inaugurato il supercomputer Cray XT5, battezzato Monte Rosa. Il nuovo macchinario è il più potente supercomputer della Svizzera e uno dei più grandi sistemi di calcolo ad alte prestazioni d’Europa. Permetterà lavori scientifici simulati su larga scala in campi che vanno dalla climatologia e la geologia alla genetica, l’astronomia e la medicina sperimentale.

Con una memoria equivalente a 30 mila laptop, il cervellone, è stato presentato oggi, venerdì, dai vertici dei Politecnici e del Centro nazionale di supercalcolo, alle autorità.

Anche il pubblico potrà addentrarsi nell’interessante mondo dell’informatica: il Centro svizzero di calcolo scientifico di Manno organizza infatti, sabato 19 settembre dalle 10 alle 16, una giornata delle porte aperte in occasione della quale si potrà vedere da vicino il nuovo “cervellone” appena inaugurato, vero fiore all’occhiello della ricerca e dell’industria svizzera.