Ottimizzare le prestazioni di fonti energetiche come il fotovoltaico, l’idroelettrico, l’eolico e in futuro anche il nucleare da fusione, utilizzando supercomputer di nuova generazione in grado di risolvere un trilione di operazioni al secondo (‘esascala’). È l’obiettivo del progetto triennale EoCoE-III, finanziato dall’Impresa comune europea per il calcolo ad alte prestazioni (EuroHPC JU) che si propone di rendere l’Unione europea leader mondiale nel supercalcolo. Al progetto partecipano esperti informatici e di fonti rinnovabili provenienti da 18 organizzazioni europee pubbliche e private, tra cui per l’Italia ENEA, Cnr e le università di Trento e di Roma Tor Vergata.

La potenza di calcolo dei supercomputer esascala consente di sviluppare applicazioni in grado di riprodurre virtualmente e fedelmente, su scala reale, fenomeni naturali di interesse energetico. “Attraverso il supercalcolo è possibile effettuare simulazioni in settori quali l’energia da fusione, i materiali, l’idroelettrico e l’eolico”, spiega il responsabile del progetto per ENEA, Massimo Celino, ricercatore della Divisione per lo Sviluppo di sistemi per l’informatica e l’ICT. Nell’ambito della fusione, le simulazioni si propongono di supportare gli esperimenti sul tokamak ITER in costruzione a Cadarache, in Francia. Per ottimizzare le prestazioni e minimizzare i rischi, ogni scenario dovrà essere convalidato numericamente. “Nel settore dei materiali sarà realizzata un’applicazione per effettuare simulazioni che potranno avere sviluppi significativi sul fotovoltaico e sulla sensoristica” aggiunge Celino.

Per quanto riguarda la produzione di energia idroelettrica, i modelli ricavati con il supercalcolo consentono di ottenere informazioni spazio-temporali continue e di fare previsioni e proiezioni sull’andamento, ad esempio, dei bacini idrici. Rispetto all’eolico, le simulazioni potranno chiarire in modo ottimale la dinamica dei flussi di aria all’interno di un parco eolico. Questa tipologia di analisi consentirà di rendere l’eolico più economico e diffuso anche attraverso una riduzione delle perdite di energia che, a livello di impianto, sono stimate fra il 20% e il 30% complessivo.

Per maggiori informazioni:
Massimo Celino, ENEA – Divisione per lo Sviluppo di sistemi per l’informatica e l’ICT, massimo.celino@enea.it

EoCoE

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Video partecipazione di Simone Giusepponi.

VIPERLAB è un progetto finanziato dall’Unione Europea che riunisce una rete di scienziati e organizzazioni di ricerca con sede in Europa nella ricerca sulla perovskite fotovoltaica.

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Press release di Enea

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Si è svolto dal 15 al 19 Aprile 2024 a Monte Porzio Catone, organizzato dall’INAF – Osservatorio Astronomico di Roma e dall’INFN – Laboratori Nazionali di Frascati il convegno “Various Innovative Technological Experiences” (VITE), alla sua seconda edizione che ha visto protagoniste le tecnologie innovative per il settore del public engagement, capaci di garantire un maggior coinvolgimento del pubblico e una maggior efficacia nel comunicare scienza. (vai al sito).

Al convegno ha partecipato la nostra ricercatrice, Marialuisa Mongelli con il suo lavoro,
I Digital Twins per il Cultural Heritage

Al termine del progetto T-WINNING, finanziato nell’ambito degli Accordi dell’Innovazione, ENEA ha realizzato un sistema per la valorizzazione dei dati provenienti dai social media attraverso tecniche di Machine Learning e Deep Learning, per fornire informazioni sulla moda e sui gusti dei consumatori, per migliorare l’analisi dei dati social, in particolare il tasso di coinvolgimento degli utenti per determinate immagini, l’engagement rate.

Il sistema di crawling di dati social si è basato sull’architettura HPC CRESCO6, e sono stati configurati e rilasciati per le finalità del progetto 8 nodi specifici per il crawling per un totale di 96 core, ai quali si aggiungono per le elaborazioni i 434 nodi del cluster CRESCO6 di Portici ed i 6 nodi GPU A100 della sede di Frascati, finalizzati agli algoritmi di Deep Learning.

La raccolta dei dati dai social avviene mediante l’utilizzo di uno software sviluppato in linguaggio Python e basato sul pacchetto open source Instaloader. Tale software utilizza le Graph API di Instagram per il download di post basato su hashtag di interesse. Vengono scaricate le foto, la caption e i metadati di ogni post. Utilizzando uno schedulatore si imposta l’esecuzione giornaliera dell’estrazione dei dati.
I post estratti vengono memorizzati nella collezione del database non relazionale MongoDB, mentre le immagini in essi contenuti sono memorizzate all’interno di Ceph, una piattaforma software open source di storage progettata per soddisfare le esigenze di storage di oggetti, blocchi e file all’interno di architetture multinodo.
L’algoritmo di Deep Learning utilizza un bucket di immagini fashion della categoria “borsa”, etichettata in undici diverse classi, a cui vengono associati dei metadati (numero di like, commenti, condivisioni, orario di pubblicazione, hashtag, latitudine e longitudine).

Il sistema è composto, in una prima fase, da un segmentatore MaskRCNN in serie alla rete Dinov2 basata sull’architettura dei Transformer, per identificare i pattern caratterizzanti dalle immagini, definendo le coordinate delle bounding boxes contenenti borse nelle immagini e classificando la borsa presente per tipologia.
Tale classificazione ha un’accuratezza del 98,6%, infatti il sistema ha mostrato di essere in grado di rilevare le caratteristiche distintive delle borse, e di associarle alle classi di borse corrispondenti.

Successivamente si utilizzano una rete neurale Gated Recurrent Unit (GRU) bidirectionale per esaminare le informazioni sequenziali degli hashtag, e una Feed-Forward network per distillare le informazioni aggregate dei metadati. Le caratteristiche estratte vengono concatenate e passate ai layers di output in grado di predire l’engagement rate.

Il punteggio di engagement rate viene definito con una formula pesata che include il numero di like e il numero di commenti relativi all’immagine selezionata.
Nel sistema sono state identificate cinque classi di engagement rate in base alla percentuale prevista di interazione. Poiché il dataset non comprende dati con punteggi massimi di engagement rate, le cinque classi non sono distribuite in maniera uniforme. Infatti, le prime quattro sono composte ognuna da un progressivo 15% di engagement, mentre l’ultima comprende punteggi dal 60 al 100%.
Il dataset viene diviso in training set (80%) e validation set (20%) per addestrare e validare l’algoritmo. Gli iperparametri utilizzati sono categotical cross-entropy come loss function, Adam come ottimizzatore, 0.001 come learning rate e 32 come batch size. Il sistema utilizza la tecnica di dropout (20%) per prevenire l’overfitting, e quella di early stopping per fermare l’addestramento quando viene raggiunta la convergenza. Il training avviene utilizzando una stratified K-fold Cross Validation per conferire robustezza al modello.

Questo sistema basato su algoritmi di deep learning permette di predire l’engagement rate di una determinata immagine in base all’orario di pubblicazione e agli hashtag utilizzati.
Le prestazioni del sistema sono buone ed hanno una precisione media del 98,1%, una recall media del 98% e un F1-score medio del 98,8%.

Il sistema potrebbe garantire performance maggiori e predizioni più precise con un training set più bilanciato, ad esempio composto da immagini di account social con lo stesso numero di follower (superiore a 1 milione).

L’8 marzo scorso a Roma si è svolto il Kick of Meeting della terza edizione del progetto europeo EoCoE: Centro di Eccellenza per l’Energia.
Iniziato a gennaio 2024 con durata triennale, per il settimo anno conferma l’impegno di ENEA nello sviluppo di soluzioni innovative nel settore del super-calcolo scientifico a vantaggio dell’energia a basse emissioni di carbonio, con ricadute positive non solo nella Ricerca ma anche nell’Industria.
Obiettivo principale di EoCoE-III è sostenere una serie di azioni di ricerca e innovazione con cui si potranno sviluppare e adattare applicazioni di super-calcolo matematico nell’era dei computer exascale e post-exascale.

I risultati ottenuti nei primi due progetti (EoCoE ed EoCoE-II) hanno infatti già dimostrato il notevole potenziale dell’exascale Computing all’interno del dominio dell’energia.
A supportare il progetto vi è un approccio di co-design collaborativo che vede un team di sviluppatori di librerie software lavorare a fianco di esperti in High Performance Computing, provenienti da 18 organizzazioni europee pubblico-private.
Inoltre, EoCoE dimostrerà il valore scientifico e sociale delle soluzioni sviluppate attraverso l’esecuzione di cinque specifiche simulazioni, che sfrutteranno al massimo l’architettura exascale, ciascuna improntata sul raggiungimento di innovativi traguardi scientifici.
Nello specifico, ENEA, oltre ad essere coordinatore del Work Package 7 sulle attività di Communication, Dissemination e Training, è coinvolta anche nel Work Package 2 che mira a creare uno strumento dinamico di simulazione quantistica capace di gestire etero-strutture optoelettroniche basate su materiali 2D. Questo avanzamento implica poi diversi fattori come le interazioni luce-vettore, la dispersione elettrone-fonone e l’influenza degli effetti eccitonici. L’approccio collaborativo è fondamentale al fine di trasformare il codice di calcolo in uno strumento in grado di operare sui sistemi exascale.

Va infine sottolineato che EoCoE è parte integrante del progetto CASTIEL 2 la cui missione è promuovere la collaborazione tra i vari Centri di Competenza Nazionali (NCC) e i vari Centri di Eccellenza (CoE) su scala europea, per massimizzare la loro influenza sul panorama europeo in ambito HPC.

EoCoE, https://www.eocoe.eu/
Contact: massimo.celino@enea.it

The first Mirror of the Universal Archive of Codes at the ENEA Research Center of Bologna
On the 13rd December from 11.00 to 12.30, at ENEA Headquarter in Rome, Lungotevere Thaon di Revel 76

11:00 Dr. Giorgio Graditi, ENEA, General Director. Welcome and opening

11:05 Dr. Giulia Monteleone, ENEA, Director of TERIN Department. ENEA context and Technopole in Bologna

11:15 Dr. Giovanni Ponti, ENEA, Head of ICT Division. HPC e Software Heritage in ENEA

11:25 Dr. Simonetta Pagnutti, ENEA, Researcher. The history

11:35 Prof. Roberto Di Cosmo, INRIA, Director of Software Heritage.
Software Heritage: unified infrastructure to preserve knowledge and to explore the software development universe

12:00 Dr. Stefano Ferriani, ENEA, Researcher. The mirror in ENEA

12:10 Prof. Patrizio Bianchi, Economist. Digital Humanities

Software Heritage: a contemporary archive for the future
Software Heritage is a 2015 initiative by INRIA, the French National Institute for Research in Computer Science and Automation, which aims at creating a universal archive of software. The project stems from the reflection that a fastgrowing component of our scientific, technological and cultural knowledge is Software, indeed. In particular, such knowledge is embedded into the source code of software programs, which is the human artefact that is collected, stored and published by Software Heritage.

A project of this magnitude and with this ambitious aim has to count on the creation of a network of mirrors which ensure sustainability and the necessary safety and security standard.

ENEA, understanding the value of the project, applied to be the first institutional Italian mirror, and in 2019 signed a collaboration with INRIA.

Starting from 2019, it begins the activity of projecting and building the Software Heritage ENEA Mirror. Today, after the copy of the data from the Software Heritage central archive, ENEA Mirror is in production and is freely consultable online.

Meanwhile, ENEA established the objectives of extracting value from such Big Data, creating cutting-edge projects in the Artificial Intelligence field. In fact, the graph structure of the archive consents to the extraction of information both about the structure and the history of the source code. This is possible using the potentiality of clustering algorithms and large language models, like chatGPT.

Al Centro ENEA di Bologna nasce l’archivio informatico per il futuro
Dal prossimo 13 dicembre, al centro ricerche ENEA di Bologna entrerà in funzione e sarà disponibile al pubblico il primo Mirror italiano di Software Heritage, l’archivio che raccoglie, conserva e rende accessibile il codice sorgente di tutti i software pubblicamente disponibili al mondo; un’iniziativa internazionale, no-profit, di gran rilevanza culturale, sociale e scientifica, promossa da INRIA, l’istituto francese per la ricerca sull’informatica e l’automazione, in cooperazione con l’UNESCO. “Siamo orgogliosi di accogliere ENEA – dice il Professor Di Cosmo, direttore di Software Heritage – come primo mirror istituzionale europeo di Software Heritage, e siamo impazienti di esplorare insieme le opportunità aperte da questa collaborazione”

L’obiettivo di questa biblioteca digitale è di conservare un patrimonio espressione dell’ingegno, dell’intelligenza e della cultura del mondo moderno. Chiunque lo voglia, potrà curiosare all’interno di questo specialissimo archivio, tra codici e algoritmi che risolvono problemi matematici e riproducono modelli di sistemi complessi secondo il modo di procedere della scienza e della tecnologia dettato dall’avvento dei calcolatori. Ad esempio, navigando in questo mare di codici, ci si può imbattere nel codice che guidò il computer di bordo di Apollo11, che 50 anni fa portò l’uomo sulla luna o TAUmus, uno dei primi software al mondo per la computer music, realizzato negli anni Settanta grazie alla collaborazione tra un musicista, il maestro Pietro Grossi, pioniere della musica elettronica, e i ricercatori del Centro Nazionale Universitario di Calcolo Elettronico di Pisa.

Nello specifico, il Centro ENEA di Bologna conserverà un mirror, in italiano uno specchio, cioè una replica dell’intero archivio, che conta oggi più di 17 miliardi di programmi sorgente; l’intento è garantirne la sicurezza e la disponibilità continua.  Non solo: l’accesso a una simile miniera di codici e algoritmi darà la possibilità di studiarli e analizzarli sviluppando metodi per ricavarne informazioni e nuova conoscenza; così in analogia con quanto avviene per i Big Data, si potrà parlare di “Big Code”, dove però la grande mole di codici sorgenti viene utilizzata per addestrare un’Intelligenza Artificiale alla generazione automatica di software. “È stato svolto un importante lavoro in termini di crescita di infrastruttura di storage e di innovazione tecnologica in ambito ICT – dichiara Giovanni Ponti, responsabile della Divisione per lo Sviluppo dei Sistemi per l’Informatica e l’ICT dell’ENEA – che ha guidato in questi anni la progettazione e l’implementazione del mirror di Software Heritage in ENEA”.

La collaborazione tra ENEA ed INRIA non nasce per caso se si pensa alla lunga tradizione che ENEA vanta nei campi della modellistica, del calcolo e dello sviluppo di codici, strumenti indispensabili per progredire in ogni campo del sapere e tecnologico. Fu proprio ENEA (allora CNEN Comitato Nazionale per l’Energia Nucleare) nel lontano 1958, a dar vita assieme all’Università di Bologna, al primo centro di calcolo scientifico in Italia e a fondare sempre a Bologna, due anni dopo, il proprio centro di calcolo, raccogliendo un gruppo di ottimi ingegneri, fisici e matematici attorno ad uno dei più potenti calcolatori dell’epoca, un IBM 740. Ancora oggi ENEA dispone con CRESCO6 di una delle infrastrutture di supercalcolo più potenti in Italia.

L’iniziativa si inserisce in un più ampio contesto che vede l’arrivo al Tecnopolo Bolognese del Centro Dati Meteo Europeo e di Leonardo, supercomputer destinato a posizionarsi tra i primi cinque al mondo che fanno di Bologna e della Regione Emilia-Romagna un polo internazionale dell’High Performance Computing e dei Big Data.

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TECHNOLOGYforALL 8
Roma  14 – 15 – 16 novembre 2023

Il Forum dell’innovazione sulle tecnologie applicate al territorio, all’ambiente, ai beni culturali e alle smart city è giunto alla sua ottava edizione. Il programma, in corso di elaborazione, prevede una serie di sessioni con dimostrazioni pratiche sui seguenti temi:

• Geodati dai Satelliti per la Terra: la costellazione Iride
• OpenBIM, BIM, CIM, HBIM
• Digitalizzazione della realtà
• Geomatica e idrografia
• Tecnologie per il restauro
• Tecnologie per la protezione del Patrimonio Culturale
• L’avanzamento nella fruizione del patrimonio culturale
• Il futuro dei Beni Culturali
• Formazione: il georadar in archeologia
• Formazione: Mobile Mapping con tutti i mezzi

Altre sessioni, proposte dagli utenti, sono in corso di perfezionamento:

• Sostenibilità energetica, Sicurezza e Sorveglianza nella smart city
• Tecnologia geomatica nello Sport
• Droni e ROV

Programma in corso di definizione

Iscrizione

Technonologyforaal.it

La conferenza internazionale per
l’elaborazione, la rete, lo storage e l’analisi ad alte prestazioni
Denver CO 12-17 novembre 2023

Ogni anno, SC offre il programma tecnico leader per professionisti e studenti della comunità HPC, misurato in termini di impatto, ai più alti standard accademici e professionali.
Il Programma è progettato per condividere le migliori pratiche in aree quali: algoritmi; applicazioni; architetture e reti; cloud e calcolo distribuito; analisi, visualizzazione e archiviazione dei dati; apprendimento automatico e HPC; prestazione; sistemi di programmazione; software di sistema; e stato della pratica nella distribuzione e integrazione su larga scala. SC23

Net Makers. La comunità che innova la rete
Workshop GARR 2023 – Roma, 7-10 novembre 2023

Sono aperte le iscrizioni al Workshop GARR 2023 “Net Makers. La comunità che innova la rete” che si terrà presso la Biblioteca Nazionale Centrale a Roma, dall’8 al 10 novembre.

Iscriviti al Net Makers

Il 7 novembre sarà una giornata dedicata alla Formazione: qui tutti i corsi.

Maggiori informazioni le trovate sul sito GARR e sui canali social GARR
(@retegarr – #wsgarr)

L’evento sarà trasmesso anche in streaming sulla piattaforma GARR Tv.