HPC: Key Technologies and Tools

Scenario

L'ecosistema HPC è incentrato su tre distinti pilastri: infrastrutture, applicazioni e tecnologie chiave per HPC. All'interno di ciascuna di queste tre aree, possono essere identificate sfide importanti, nonché diverse linee di ricerca, inclusi argomenti di ricerca classica, requisiti specifici per il supporto alle computazioni extreme scale, nonché tematiche legate all’istruzione ed alla formazione. Inoltre, come confermato dal più recente documento HiPEAC Vision allegato a ETP4HPC SRA, l'intero scenario HPC verrà ridefinito a causa della convergenza dell'HPC tradizionale (ovvero applicazioni ad alta intensità computazionale come simulazioni fisiche o chimiche) e dell'elaborazione e memorizzazione di grandi quantità dati (big data).

 

 

Posizionamento

In uno scenario, sia europeo che italiano, in cui gli investimenti pubblici HPC sono stati principalmente indirizzati sulle tematiche relative a Infrastrutture e Applicazioni, ci concentriamo sull'importanza che hanno le tecnologie chiave di HPC, che è stato identificato nei bandi che stanno apparendo per progetto HPC europei come area principale da indagare (ad esempio nel programma EuroHPC-JU) e cui diversi gruppi in Italia hanno contribuito con attività di ricerca che hanno già portato a buoni risultati. Diverse aree di interesse - con competenze specifiche in questo gruppo - sono rilevanti per le principali iniziative tecnologiche HPC italiane, tra cui citiamo:

  • Efficienza energetica, sia in termini di hardware (ad es. sfruttamento di acceleratori eterogenei specializzati - molto probabilmente riconfigurabili - e / o elaborazione close-to-memory) sia software (ad es. strumenti e meccanismi per auto-tuning che portino a buoni compromessi fra prestazioni e consumi energetici)    

  • Programmabilità, comprese tutte le evoluzioni dello stack software relative a modelli di programmazione e compilatori, principalmente per affrontare il compromesso prestazioni / energia, in grado di gestire dati di grandi dimensioni e fornire strumenti adeguati per gestire hardware riconfigurabile.

 

Sistemi target

Il gruppo di lavoro intende affrontare argomenti di ricerca nell'area delle principali tecnologie HPC nello scenario dei sistemi pre-exascale ed exascale, ma anche nel contesto di sistemi su scala ridotta che sono spesso disponibili in istituti di ricerca, grandi industrie e consorzi di PMI. Questo perché siamo consapevoli della possibilità e della convenienza di utilizzare lo stesso ambiente software e gli stessi  strumenti e tecnologie su sistemi di scala diversa. Siamo anche consapevoli del fatto che in sistemi paralleli a scala ridotta, sia in termini di quota di mercato che di interesse per gli ambienti accademici e industriali, la ricerca può essere considerata un vero e proprio fattore di svolta per lo sviluppo di tecnologie HPC. Il gruppo di lavoro non esclude di considerare sistemi integrati e le architetture distribuite / cloud come piattaforme per l’utilizzo delle tecnologie e degli strumenti psu cui farà ricerca e sviluppo.

 

Attività gestionali specifiche

Il gruppo di lavoro prevede di sviluppare attività specifiche tra cui:

  • Trasferimento tecnologico e creazione di attività di sensibilizzazione;  

  • Creazione di una mappa delle competenze con l'obiettivo di consentire la proposta di un HPClab come partner unico in progetti di ricerca;

  • Partecipazione e organizzazione di eventi internazionali e presenza attiva nel monitoraggio delle iniziative in ambito HPC a livello europeo;

  • Creazione di un sito Web da mettere a disposizione nell’ambito dell’insieme generale dei laboratori CINI e progettazione di altro materiale per la diffusione delle nostre iniziative e competenze;

  • Stabilire iniziative specifiche relative all'istruzione, rivolte a tutti i livelli di istruzione superiore, compresi master e dottorato di ricerca;

  • Istituire un'adeguata struttura di gestione interna, incluso un responsabile per ciascuno dei gruppi di ricerca partecipanti al gruppo di lavoro e una sorta di "comitato direttivo".

 

Relazione le altre attività principali HPC

Il gruppo di lavoro è istituito nella prospettiva di essere complementare e sinergico rispetto sia ai gruppi che alle attività più direttamente correlate alle infrastrutture ed alle applicazioni. Prevediamo la possibilità di identificare sinergie nella co-progettazione o co-tuning delle infrastrutture HPC su scale diverse, nonché lo sfruttamento di prospettive interessanti nella contaminazione reciproca tra le tecniche sviluppate per progettare e distribuire applicazioni HPC parallele in particolari domini applicativi  e i risultati relativi allo sviluppo delle tecnologie chiave per HPC.

 

Posizionamento all’interno di CINI

Il gruppo di lavoro mira a interagire con i gruppi di lavoro ed i laboratori già esistenti in CINI che affrontano lo scenario HPC da prospettive più specifiche e dipendenti dall'applicazione (AI, Big Data, Machine learning, Bioinformatica, Applicazioni mediche, Cybersecurity, Smart cities, IoT, ecc.) nella prospettiva di raccogliere nuove sfide da indagare nello scenario tecnologico HPC e di fornire competenze relative al calcolo parallelo in settori specifici di domini applicativi diversi. Il gruppo di lavoro spera ovviamente di contribuire a migliorare la qualità della visione e l'impatto di CINI nello scenario generale HPC.

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Contatti

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