Il supercomputer di IMEC che sta in una scatola di scarpe

In un’epoca in cui il mondo si trova ad affrontare una crescente domanda di energia, dovuta in gran parte ai rapidi progressi dell’intelligenza artificiale e all’aumento dei carichi di lavoro informatici, IMEC propone una soluzione radicale che si discosta dai metodi di calcolo tradizionali. L’istituto di ricerca belga punta a sfruttare le caratteristiche uniche dei superconduttori per creare un server ultra-efficiente in grado di fornire una potenza di elaborazione straordinaria di 20 exaflop.

Per comprendere l’entità di questa innovazione, è sufficiente pensare che il centro dati dell’IMEC, delle dimensioni di una scatola da scarpe, sarebbe 20 volte più potente del supercomputer Frontier dell’Oak Ridge National Laboratory, attualmente il sistema più potente al mondo. Nonostante le sue dimensioni ridotte, questa meraviglia tecnologica consumerebbe solo 500 kilowatt, una frazione dell’energia richiesta da Frontier, risultando così 100 volte più efficiente dal punto di vista energetico.

Le straordinarie capacità di calcolo del supercomputer di IMEC

Il segreto dell’innovazione rivoluzionaria di IMEC risiede nell’architettura del processore 3D attentamente progettata e ottimizzata per i carichi di lavoro dell’intelligenza artificiale e dell’apprendimento automatico. Utilizzando tecniche di produzione CMOS standard e sostituendo il tradizionale materiale superconduttore niobio con il più resistente nitruro di titanio e niobio, IMEC ha realizzato un chip in grado di mantenere le sue proprietà superconduttrici anche alle alte temperature richieste dalla produzione CMOS.

Sebbene la maggior parte del chip debba essere immersa nell’elio liquido per mantenere una temperatura operativa ottimale di soli 4 Kelvin (-269°C), la ridottissima dissipazione di energia dei superconduttori consente una capacità di calcolo senza precedenti. IMEC prevede di impilare 100 schede superconduttrici, ognuna delle quali ospiterà unità di elaborazione superconduttrici (SPU), memorie SRAM superconduttrici e stack di memoria DRAM, all’interno di un ambiente di raffreddamento delle dimensioni di 20 x 20 x 12 centimetri, un vero e proprio prodigio dell’ingegneria.

Le applicazioni rivoluzionarie

Le ambizioni di IMEC vanno ben oltre la semplice capacità di calcolo. L’istituto ritiene che questa tecnologia all’avanguardia potrebbe integrarsi perfettamente con i computer quantistici, aprendo la strada a una nuova era di calcolo ibrido che combina i punti di forza delle architetture classiche e quantistiche.

Inoltre, grazie alle dimensioni ridotte dei centri dati superconduttori, sarebbe possibile impiegarli più vicino alle applicazioni, posizionandoli dove effettivamente servono anziché in appositi centri di calcolo. Ciò favorirebbe progressi trasformativi in diversi settori.

Ad esempio, nell’agricoltura si potrebbero analizzare in tempo reale enormi quantità di dati raccolti da sensori e droni per ottimizzare irrigazione, fertilizzanti, e altro. In sanità, analisi immediate di scansioni mediche permetterebbero diagnosi più rapide e precoci. Nel settore energetico, simulazioni in tempo reale della domanda e produzione di energia migliorerebbero l’efficienza.