Questo testo fa parte dell'album di Italian Tech "Alla ricerca di un futuro migliore", in edicola con Repubblica il 4 maggio.

Ogni giorno la "fabbrica del tempo", così la chiamano da queste parti, digerisce 800 milioni di osservazioni in arrivo da satelliti, boe marine, aerei, navi, palloni sonda e sensori vari per scattare la fotografia più precisa possibile delle condizioni meteo sul pianeta. Ne scarta il 90% e, grazie a un modello matematico composto da milioni di linee di codice, arriva a comporre fino a 3mila carte diverse con previsioni a corto, medio e lungo termine sull'andamento della temperatura, la probabilità degli incendi, la possibilità di precipitazioni o l'andamento dell'ozono. Dati che poi finiscono, tra l'altro, nelle app di meteo presenti su tutti i nostri smartphone. Perché dall'ottobre scorso, sotto le volte dell'ex Manifattura Tabacchi di Bologna, progettate da Pier Luigi Nervi, ha trovato casa ed è pienamente operativo il Centro Meteo, più esattamente "European centre for medium-range weather forecasts - Ecmwf", il Centro europeo per le previsioni meteo a medio termine, che per la sua parte produttiva ha definitivamente lasciato la sede inglese di Reading, diventata troppo piccola per le esigenze crescenti dell'ente.

Il suo Atos Sequana, un supercomputer da oltre 8mila nodi di calcolo costato 80 milioni di euro e realizzato su misura, è il vicino di casa di Leonardo, l'altro supercomputer gestito dal Consorzio interuniversitario Cineca e ospitato sotto le stesse volte, inaugurato a novembre dal presidente della Repubblica Sergio Mattarella. Leonardo è al quarto posto tra i computer più potenti al mondo e assieme a quello del Centro meteo costituisce di fatto il nuovo cuore (anzi, il cervello) della "Data Valley" emiliana, un distretto di studio ed elaborazione sui big data che secondo le istituzioni locali concentra qui, fra il Tecnopolo alla periferia del capoluogo e la sede Cineca a Casalecchio, l'80% della capacità di calcolo italiana e il 20% di quella europea.

L'elaborazione di questa enorme massa di dati al momento corrisponde a due rumori precisi: quello delle ruspe, perché parte dell'area del Tecnopolo resta un cantiere in continua attività per l'arrivo futuro di altri centri di ricerca e nuovi supercomputer, e un ronzio continuo che aumenta di volume a mano a mano che ci si avvicina agli armadi che compongono i computer. È prodotto dai potenti sistemi di raffreddamento a liquido necessari per non far andare in tilt i due cervelli al lavoro.
Bologna è diventata la sede della "fabbrica del tempo", come la chiama Matteo Dell'Acqua, direttore del Centro dati locale, dopo che la sede madre di Reading nel maggio 2015 ha chiesto ai 23 Paesi membri dell'Ecmwf chi fosse disponibile a ospitare per i prossimi trent'anni il data center dell'ente, che aveva bisogno di più spazio. Si erano candidate Exeter e Slough, in Inghilterra, più Bologna, il Lussemburgo, Espoo in Finlandia e Akureyri in Islanda, ma è stato il progetto italiano presentato dal governo e dalla Regione Emilia-Romagna a convincere il consiglio chiamato a valutare le proposte, per una serie di punti a favore: la posizione logistica di Bologna, facilmente raggiungibile, la disponibilità di connessioni elettriche adatte e la presenza della rete in fibra ottica della società regionale Lepida, con una capacità di oltre 60 Gbps e in costante aumento. Giocano a favore di Bologna anche la vicinanza del Cineca, istituzione nazionale di High Performance Computing (Hpc) e uno dei grandi centri di calcolo europei, e di altri istituti di ricerca come l'Infn, l'Istituto nazionale di fisica nucleare.

E ora il data center dell'Ecmwf è qui, con 38 persone che diventeranno presto 50, su 300 totali dell'ente (oltre a Reading e Bologna c'è una sede a Bonn).

"È una sede veramente internazionale, con persone in arrivo da vari Paesi europei - racconta Dell'Acqua -. Siamo partiti un po' in ritardo a causa del Covid, ma ora sta andando molto bene. Avere Cineca come vicino di casa è molto importante, anche perché useremo Leonardo per alcuni dei progetti cui stiamo lavorando".

Le previsioni meteo che escono da questi computer sono fondamentali per molte attività, che vanno dall'agricoltura ai trasporti, dalle costruzioni alla protezione civile. Il modello Ecmwf suddivide la superficie del mondo in 6,5 milioni di caselle con sei variabili fondamentali: temperatura, umidità, precipitazione, pressione, intensità del vento e direzione del vento. Questo significa che per ogni istante previsionale il sistema prevede in totale lo stato di 39 milioni di variabili. Inutile dire che per farlo serve un computer dannatamente potente e veloce.

"Gli scienziati si sono presto resi conto che l'informatica sarebbe stata la chiave per le previsioni meteorologiche. Col primo computer abbiamo avuto il primo modello numerico. Da allora, le capacità di calcolo hanno continuato ad aumentare, e questo è uno dei motivi principali dei progressi nelle previsioni - continua Dell'Acqua - . All'inizio per fare una previsione ci volevano 24 ore, oggi la stessa operazione si fa in minuti. E per mantenere questa capacità di calcolo ogni 4-5 anni dobbiamo cambiare totalmente i nostri computer".

Di fatto è un processo che non si ferma mai: mentre il computer lavora si studia il suo successore e proprio per questo, sotto la volta che ospita gli armadi dell'Atos Sequana c'è molto spazio vuoto per montare il prossimo. L'attività infatti non può mai fermarsi e mentre le più grandi aziende informatiche studiano, montano e testano il prossimo modello, quello vecchio continua a calcolare fino all'ultimo momento. Nel corso degli anni tra i fornitori si sono succeduti fra i tanti aziende come Cray, Fujitsu, Ibm o Atos. A fianco delle volte che ospitano i computer c'è poi l'archivio, che oggi supera i 700 Petabyte di dati.

"È la "memoria del tempo" - , sottolinea il direttore - Con l'aumentare della capacità di calcolo aumentano di conseguenza anche i dati da conservare. Si tratta di un archivio importantissimo, aperto al mondo intero, per studiare l'andamento del clima".
Quando qualcuno nel mondo fa una ricerca, tanti braccetti automatici prelevano la scheda specifica dall'armadio corretto e avviano la condivisione dei dati richiesti. Il Centro meteo lavora da sette anni anche al progetto Copernicus dell'Ue e a Destination Earth, che punta a creare un modello della Terra digitale, è iniziato un anno fa e coinvolge anche l'Agenzia spaziale europea (Esa) ed Eumetsat, l'organizzazione europea per l'esercizio dei satelliti meteorologici. Inevitabile chiedere al direttore Dell'Acqua come vede, dal suo particolare punto di vista, il cambiamento climatico.

"L'impressione è che ci sia sempre molto scetticismo, nonostante i tanti studi che dimostrano l'influenza delle attività umane sul clima. Tanto che anche noi iniziamo a prendere in conto nel nostro modello di previsione l'impatto dell'azione dell'uomo sull'ambiente. Forse però - ammette - dobbiamo rendere la nostra scienza più accessibile ed essere tutti più bravi a comunicare, a spiegare alla gente cosa vediamo coi nostri studi. Abbiamo bisogno che i giovani capiscano l'importanza di tutto questo, e abbiamo bisogno che gli adulti accettino le scoperte e i dati che gli scienziati di tutto il mondo producono".

Poco lontano anche Leonardo è in attività, anche se resta in fase di pre-produzione. Del resto tutto attorno ci sono ancora molti lavori in corso per adattare la struttura, mentre risulta chiara la sua enorme capacità di calcolo. Per i tecnici: Leonardo ha una potenza computazionale di quasi 250 PetaFlops e può contare su oltre 100 PB di capacità di archivio. Può eseguire 250 milioni di miliardi di operazioni al secondo, è costato 240 milioni di euro (compresi data  e costi di esercizio) e fornisce capacità di calcolo dieci volte superiore al precedente supercomputer di Cineca, Marconi 100, ospitato poco lontano nella sede di Casalecchio di Reno.

"Cineca ha una lunga storia nel campo dei computer ad alte prestazioni - spiega Sanzio Bassini, direttore del supercalcolo di Cineca - . La crescita della Data Valley emiliana, con l'arrivo del Data  del Centro meteo e ora con Leonardo, è stata resa possibile da una visione strategica che negli anni ha visto la convergenza dei vari livelli di governo, superando anche i diversi schieramenti politici. Segno di quanto sia considerato strategico questo tema".

Il nuovo supercomputer sarà a disposizione della ricerca scientifica, con call periodiche per identificare i progetti di maggior valore che avranno accesso al supercalcolo. Ma anche delle aziende, che potranno "affittare" il supercomputer, come dimostra l'accordo già raggiunto con Dompè, che potrà sfruttare Leonardo per sviluppare nuovi farmaci.

Le applicazioni del resto sono infinite. Dalla simulazione necessaria allo sviluppo dei reattori a fusione nucleare alla medicina di precisione, dall'economia circolare alla mobilità evoluta che potrà contare sui miliardi di dati prodotti dai veicoli intelligenti e interconnessi. Oltre naturalmente allo studio del cambiamento climatico, alle previsioni meteorologiche e alla creazione dei gemelli digitali delle città o addirittura dell'intero pianeta, come prevede il progetto Destination Earth cui lavora anche il Centro meteo. Anche Leonardo, però, è in un certo senso già vecchio. A esso infatti si aggiungerà tra fine 2023 e inizio 2024 uno dei sei computer quantistici che finanzierà nel continente EuroHpc, impresa comune dell'Ue che punta a realizzare l'ecosistema europeo del calcolo ad alte prestazioni, con un nuovo investimento da 25 milioni.

"In prospettiva dopo Leonardo ci saranno le macchine post exascale, su cui stiamo già lavorando - continua Bassini - . La comunità scientifica non ha ancora deciso quale sarà il modello di tecnologia prevalente per i computer del futuro. Noi ne stiamo presidiando diverse, dai computer quantistici alle architetture neomorfiche, dagli acceleratori specializzati alle architetture modulari".