Spoke 1: Future HPC & Big Data

Lo Spoke opera nell’ambito delle tecnologie avanzate per il supercalcolo, integrando competenze di architettura dei sistemi, ingegneria del software, sicurezza informatica, progettazione hardware ed efficienza energetica.
Il suo lavoro si articola lungo quattro assi principali: sviluppo di soluzioni open hardware e open source, con particolare attenzione all’ecosistema RISC-V; integrazione tra HPC, AI, Big Data e Cloud in architetture eterogenee; progettazione di sistemi e data center ad alta efficienza energetica; attività strutturate di trasferimento tecnologico e formazione, rivolte sia al mondo della ricerca sia alle imprese.

Gli obiettivi dello Lo Spoke 1 sono operativi e strettamente legati all’evoluzione delle tecnologie per il calcolo avanzato:

• Sviluppare architetture eterogenee di nuova generazione, comprendenti CPU, GPU, acceleratori dedicati e piattaforme basate su RISC‑V.
• Realizzare middleware e runtime capaci di integrare workload HPC, AI e Big Data in modo efficiente e scalabile.
• Progettare sistemi sicuri e affidabili, includendo meccanismi di computing riservato (confidential computing) e ambiente di esecuzione affidabili (trusted execution environments).
• Mettere a punto strumenti avanzati per programmazione parallela, orchestrazione e ottimizzazione delle prestazioni, con supporto alle architetture più recenti.
• Integrare le tecnologie dello Spoke con le infrastrutture EuroHPC e con sistemi pre‑exascale ed exascale.

Le attività dello Spoke sono organizzate in cinque programmi flagship che coprono l’intera catena tecnologica. Il programmi sono dedicati a: architetture e acceleratori, con focus su soluzioni hardware innovative; Software Stack & Middleware, per lo sviluppo di toolchain, runtime systems e piattaforme di orchestrazione capaci di gestire carichi di lavoro complessi, Sicurezza e Trusted Computing, allo scopo di introdurre meccanismi avanzati di protezione dei dati e modelli di confidential computing in ambienti distribuiti; Efficienza Energetica e Sistemi, per affrontare gli aspetti relativi all’ottimizzazione energetica dei data center e le soluzioni di raffreddamento, Integrazione e Casi d’Uso, con l’intento di validare le tecnologie attraverso applicazioni scientifiche e industriali.

Le attività si articolano inoltre in due laboratori dedicati: il Software & Integration Lab, che sviluppa middleware e ambienti di esecuzione; e l’Hardware & Systems Lab, focalizzato su piattaforme RISC-V e sistemi energeticamente efficienti.

Grazie all’approccio operativo basato sulla modello di collaborazione pubblico-privato, lo Spoke 1 consente di sviluppare tecnologie strategiche in modo coordinato, rafforzare la sovranità digitale in settori ad alta intensità computazionale e coinvolgere le PMI all’interno delle filiere del supercalcolo attraverso Living Lab e progetti congiunti. Un altro elemento rilevante è la formazione di competenze avanzate, indispensabili per sostenere la crescita del mercato europeo HPC–AI. Le attività congiunte accelerano così il passaggio dalla ricerca alla valorizzazione industriale, favorendo il riuso delle soluzioni e rendendo più efficiente l’investimento pubblico.

Lo Spoke 1 contribuisce a rafforzare la competitività industriale nei settori legati al supercalcolo e sostiene lo sviluppo dell’ecosistema EuroHPC.
Le principali ricadute includono la disponibilità di tecnologie strategiche per la sovranità digitale, l’abilitazione di nuove applicazioni scientifiche e industriali basate su architetture avanzate, la creazione di spin-off e collaborazioni industriali e un coinvolgimento strutturato delle PMI nei progetti ad alto contenuto tecnologico.
Un ulteriore beneficio riguarda il miglioramento dell’efficienza energetica dei sistemi di calcolo, con ricadute positive sia per l’ambiente sia per la sostenibilità dei servizi informatici.
In sintesi, lo Spoke rappresenta un investimento che rafforza la capacità del Paese di progettare e governare tecnologie critiche per il futuro digitale, con effetti diretti su ricerca, industria e società.

Leader: Luca Benini (luca.benini@unibo.it)

Co-leader: Marco Aldinucci (marco.aldinucci@unito.it)