SPECIALE RICADUTE TECNOLOGICHE

Con AVES, anche i PC spiccano il volo

Un’orchestra di 34 computer commerciali in grado di competere con i supercalcolatori più potenti. Grazie a un direttore d’eccezione: il sistema AVES, sviluppato presso l’INAF IASF di Roma per analizzare i dati del satellite INTEGRAL. Potrebbe far gola anche a progettisti e biofisici, ed è in attesa di brevetto.

Il cluster di AVES presso l'INAF IASF Roma

Per i suoi neuroni al silicio, galassie e molecole pari sono: che si tratti di correre nei meandri d’enormi database o di mettere in moto modelli 3D d’interazioni complesse, la sua architettura modulare è quello che ci vuole. Sviluppato presso l’INAF IASF di Roma per analizzare i dati del satellite ESA per le alte energie INTEGRAL, AVES è un sistema di calcolo innovativo, a basso costo e facilmente esportabile ad altre applicazioni.

Basato su un’architettura di tipo cluster, l’hardware di AVES consiste attualmente in 34 PC commerciali: 4 dedicati a compiti di gestione e sicurezza (firewall e sistemi di protezione, per prevenire intrusioni informatiche), e i restanti 30 come nodi per il calcolo vero e proprio. Le prestazioni, grazie anche a uno speciale file system fatto in casa, sono di tutto rispetto: 7.5 terabyte di memoria on-board condivisa fra tutti gli utenti e 350 gigaflop di potenza di calcolo. Circa 200 volte più veloce, dunque, rispetto ai sistemi precedentemente in uso per il software di analisi del satellite.

Grazie all’architettura modulare, il sistema è però facilmente espandibile fino a 120 nodi, arrivando così a circa 1.5 teraflop di potenza, 1900 terabyte di storage e 480 gigabyte di ram veloce: il cervello ideale per la gestione di database veloci o per il rendering architetturale, industriale e scientifico. Ma anche per la modellazione 3D in ambito medico e bioinformatico, o per lo studio di interazioni molecolari attraverso le tecniche di dinamica molecolare e docking. Il software d’interfaccia, sviluppato ad hoc, effettua un adattamento al calcolo parallelo, aumentando così la velocità di esecuzione di programmi altrimenti non ricompilabili su architetture parallele.

Lo sviluppo del software, presentato giusto un anno fa a Tor Vergata, è frutto d’una collaborazione fra Memmo Federici, dell’INAF IASF di Roma, e Bruno Martino, dell’Istituto di Analisi dei Sistemi Informatici “Antonio Ruberti” del CNR. A Memmo Federici abbiamo chiesto quale impatto sta avendo il cluster AVES sull’attività degli scienziati di INTEGRAL:

«È presto detto: per analisi dati che prima richiedevano diverse settimane o mesi, ora sono sufficienti poche ore, qualche giorno al massimo. Un guadagno notevole».

E tutto grazie a PC economici, di quelli che si trovano anche al centro commerciale?

«In realtà ci affidiamo a fornitori accreditati da anni, per avere hardware di buona qualità. Ma in ogni caso si tratta di computer di basso costo, di fascia consumer, più o meno identici a quelli che si trovano in un qualsiasi centro commerciale. Per il sistema operativo, avendo implementato Linux, open source e completamente gratuito, non abbiamo dovuto spendere nemmeno un euro. Tutto il resto del software è stato sviluppato da noi, interamente in casa. File system compreso, visto che fra quelli esistenti non ce n’era uno che soddisfacesse del tutto le nostre esigenze ».

Per AVES c’è anche una richiesta di brevetto in corso, no?

«Sì, è così. Il cluster presenta alcuni aspetti innovativi, e con l’INAF stiamo preparando la domanda di brevetto».

Una volta che INTEGRAL avrà finito il suo lavoro, che ve ne farete di tutto il sistema?

«Anzitutto, occorre dire che la missione INTEGRAL è stata estesa fino al 2014, dunque abbiamo ancora almeno tre anni di dati da analizzare. Per quanto riguarda utilizzi in altri ambiti, certamente c’è la bioinformatica, visto che AVES è in grado di fare dinamica molecolare e docking. E il settore della modellazione in genere, compreso il rendering nei sistemi di CAD meccanici».

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