This report, the thirteenth of a series started in 2008, is a collection of 33 papers illustrating the main results obtained during 2021 using the CRESCO/ENEAGRID HPC facilities. The significant number of contributions proves the importance of the HPC facilities in ENEA for the research community. The topics cover various fields of research, such as materials science, efficient combustion, climate research, nuclear technology, molecular dynamics, plasma physics, biotechnology, complex systems physics, renewable energies, environmental issues, HPC technology. The report shows the wide spectrum of applications of high performance computing, which has become an all-round enabling technology for science and engineering. (go to report)

L’articolo, pubblicato su EAI (Energia ambiente e innovazione, n.1 gennaio-aprile 2022), presenta la tecnologia, e in particolare le tecniche di imaging 3D come la fotogrammetria e l’uso di sistemi laser scanner, può essere estremamente utile per la tutela, fruizione, catalogazione, divulgazione e valorizzazione dei beni culturali, favorendone l’accessibilità e la conoscenza. Un esempio sono gli studi eseguiti dall’ENEA presso l’antica Spezieria di Santa Maria della Scala a Roma, la ‘Farmacia dei Papi’, dove queste tecnologie sono state applicate con successo nell’ambito del Progetto ‘Roma Hispana’.

Oltre trenta tra ricercatori e studiosi che dal 16 agosto del 1972 ad oggi si sono occupati dei Bronzi di Riace si sono ritrovati dal 10 al 12 novembre 2022 sulla terrazza del #MArRC, Terrazza del Museo archeologico Nazionale di Reggio Calabria, per il convegno internazionale “I Bronzi di Riace: 50 anni di studi e ricerche”. Tre giorni di presentazioni, approfondimenti, nuovi rilevamenti e proposte intorno ai due guerrieri di bronzo dei quali da luglio 2022 si celebra l’anno del ritrovamento. Nella giornata di venerdì 11 novembre, l’ENEA ha partecipato ai lavori con tre relazioni: “Progettazione e istallazione al museo di Reggio Calabria dei basamenti con isolamento sismico per i Bronzi di Riace”, di Gerardo De Canio; “Modellazione e analisi numeriche dei Bronzi di Riace”, di Marialuisa Mongelli; “Elaborazioni video innovative a supporto di una corretta progettazione dei basamenti con isolamento sismico per statue”, di Vincenzo Fioriti. I Bronzi di Riace, esposti nel Museo Archeologico Nazionale Reggio Calabria, sono poggiati su basi antisismiche che ne garantiscono la massima sicurezza, progettate e realizzate da ENEA, che ha anche coordinato il gruppo di esperti che si è occupato delle varie e complesse fasi della loro ricollocazione, vedi, https://www.enea.it/it/seguici/news/basi-antisismiche-per-sicurezza-bronzi-di-riace Sito web: https://www.bronzi50.it/

ENEA realizzerà un laboratorio virtuale avanzato che sfrutta le potenzialità del supercalcolo e dell’intelligenza artificiale per la ricerca su materiali avanzati destinati agli impianti di energia rinnovabile. Questa attività rientra nel progetto europeo IEMAP (Italian Energy Materials Acceleration Platform), che conta su un finanziamento di 4,5 milioni di euro da parte MiTE nell’ambito dell’iniziativa di cooperazione internazionale Mission Innovation. Il laboratorio sarà in grado di accelerare il processo di analisi dei dati sperimentali, per identificare i materiali e le soluzioni tecnologiche più adatti per l’applicazione in campo energetico. Sarà costituito da quattro componenti fondamentali: un’infrastruttura computazionale basata sul supercomputer di ENEA CRESCO6 e tre infrastrutture sperimentali dedicate a batterie, elettrolizzatori (I dispositivi, che alimentati da energia elettrica, consentono, in presenza di un elettrolita e di una membrana, di rompere le molecole dell’acqua, separando l’idrogeno dall’ossigeno) per la produzione di idrogeno verde e fotovoltaico, tre aree tematiche centrali nel processo di transizione energetica del nostro Paese. Per realizzare questa avanzata architettura informatica, ENEA collaborerà con Cnr, Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e RSE che metteranno a disposizione laboratori e infrastrutture sperimentali e computazionali distribuite su tutto il territorio nazionale. “Per abbattere i costi delle tecnologie energetiche green bisogna investire in ricerca e innovazione al fine di accelerare il processo di transizione energetica e stare al passo con la competizione globale, in particolare con Cina, Corea del Sud e Giappone”, sottolinea Giorgio Graditi, direttore del dipartimento ENEA di Tecnologie Energetiche e Fonti Rinnovabili. “Individuare la soluzione migliore per una specifica applicazione energetica è un processo lungo e articolato con vincoli legati alla tecnologia, alla disponibilità delle materie prime e all’impatto ambientale. Ecco, quindi, l’idea di creare un ambiente virtuale ipertecnologico che possa contribuire ad accelerare il processo di ricerca e di sperimentazione di materiali e soluzioni per l’energia e le nuove tecnologie che, al momento, si avvale solo in parte della potenza del supercalcolo, mentre ancora molto del laboratorio fisico. Questo ci permetterà di diminuire il numero di esperimenti, ottimizzare i tempi e massimizzare il risultato della ricerca”, aggiunge Graditi. “Il cuore dell’infrastruttura computazionale sarà costituita da un database e da un workflow in funzione di ‘regista’ dei diversi servizi che sarà guidato da Intelligenza Artificiale e tecnologie Big Data per ottimizzare la progettazione dei nuovi materiali”, spiega Massimo Celino, ricercatore della divisione ENEA di Sviluppo Sistemi per l’Informatica e l’ICT e responsabile del progetto IEMAP. “Il motore di questa infrastruttura sarà CRESCO6 che nel 2018 è entrato nella TOP500 delle macchine per il supercalcolo più potenti al mondo e attualmente è una delle 131 infrastrutture di riferimento del Programma Nazionale per la Ricerca 2021-2027. E proprio sul nostro supercomputer, che si trova fisicamente nel Centro Ricerche ENEA di Portici, implementeremo ulteriori tecnologie di High Performance Computing per la gestione dei dati e per lo sviluppo e l’implementazione di una libreria di codici numerici per il modeling molecolare dei nuovi materiali”, aggiunge Celino. Nel caso delle batterie, le linee di attività riguarderanno i nuovi materiali per gli elettrodi (catodo e anodo) e per gli elettroliti. L’obiettivo è quello di aumentare la densità di energia, migliorare la sicurezza, ridurre il costo e allungare il ciclo e la durata di vita delle batterie. I ricercatori svilupperanno, inoltre, inchiostri per la produzione degli elettrodi mediante stampa rotocalco e un processo di recupero sostenibile di materiali dalle batterie a fine vita. Per quanto riguarda gli elettrolizzatori, il progetto prenderà in considerazione i materiali sia per quelli a bassa temperatura (<100°C) che quelli ad alta temperatura (600-900°C), mentre nel caso del fotovoltaico, il laboratorio IEMAP punterà allo sviluppo di celle solari innovative a film sottile di perovskite, di metodologie e tecniche sostenibili di recupero di materiali da pannelli fotovoltaici a fine vita, ma anche di sistemi ibridi e integrati fotovoltaico-accumulo per la gestione dell’intermittenza della fonte solare. Il laboratorio farà parte del nuovo Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing, proposto dall’INFN, che vede riuniti oltre cinquanta membri provenienti dal mondo della ricerca scientifica e dell’industria italiane. Per maggiori informazioni: Massimo Celino, ENEA – Divisione per lo Sviluppo Sistemi per l’Informatica e l’ICT, massimo.celino@enea.it https://mission-innovation.it/iemap/

Nell’ultima settimana di ottobre scorso si è tenuta a Tel Aviv la European Conference on Computer Vision (ECCV) 2022, una delle più importanti conferenze europee del settore che si tiene ogni due anni. ENEA è stata invitata a presentare una dimostrazione del lavoro di digitalizzazione semantica tramite algoritmi di machine learning degli archivi doganali del porto di Londra del XVII e XVIII secolo. Il sistema è stato progettato e sviluppato dagli assegnisti Claudio Ronchetti, Serena D’Onofrio, Nicola Quercioli e Marco Puccini in collaborazione con il gruppo di lavoro di intelligenza artificiale di TERIN-ICT, con l’Università di Rotterdam (NL), l’Università di Helsinki (FI) e l’Università do Minho (PT). Il lavoro si suddivide in una serie di step funzionali collegati tra loro, sviluppati ed implementati sull’infrastruttura CRESCO, basati principalmente sull’utilizzo delle architetture di reti più recenti, denominate “Transformers”. Dopo una prima fase di preprocessamento delle immagini sorgenti, a valle di una fase di etichettatura delle immagini, un algoritmo è in grado di individuare le aree nelle quali si riscontra del testo calligrafico. Successivamente, questo testo è trasformato nel suo equivalente digitale e parallelamente viene riconosciuta la struttura tabellare del registro, per poi assegnare ogni testo calligrafico alla sua corretta cella digitale e quindi arrivare ad una rappresentazione semantica a grafo del contenuto del registro. Il risultato di quanto fatto non è semplicemente una banale trascrizione di un testo storico, ma qualcosa di più: si vuole mantenere la struttura tabellare originale del dato in modo che gli esperti di settore (storia dell’economia) possano accedere ed analizzare l’archivio nella sua forma digitale. L’output ottenuto può essere quindi facilmente analizzato e manipolato permettendo all’utente finale di poter estrarre con facilità informazioni ad alto livello di elaborazione per percorrere linee di ricerca cruciali nella disciplina di appartenenza. Questo tipo di applicazione ha dimostrato la propria rilevanza anche per via dell’interesse suscitato da addetti ai lavori sia per quanto riguarda il campo di applicazione sia per quanto riguarda la parte algoritmica e sono già pervenute ad ENEA richieste per applicare le suddette tecnologie ad altri archivi di documenti storici. L’evento si è dimostrato essere per ENEA un’ottima opportunità di apprendimento, di confronto a livello internazionale, di dimostrazione delle conoscenze e capacità acquisite e di definizione di nuove relazioni per future collaborazioni, in un ambito competitivo ed in continua evoluzione come quello della computer vision. La presentazione di Claudio Ronchetti

Nei Centri ENEA si sta lavorando per potenziare la rete internet. In molti Centri come la Sede, Brindisi, Trisaia e Casaccia sono ora attive connessioni 10Gb/s verso internet; in particolare in ogni Centro sono attivi due link in fibra ottica forniti da due operatori TELCO diversi. Ciò consente quella che viene definita High Availability, o HA; se un link si interrompe, ovvero un operatore telefonico non è in grado di assicurare il servizio, entra in funzione l’altro link in modo completamente automatico. L’intera rete dati nei Campus ENEA ha velocità di 1Gb/s; nei Laboratori e Edifici che richiedono prestazioni ancora maggiori (presenza di strumentazione che scambia grosse moli di dati da/verso altri Centri ENEA) è possibile portare link a 10Gb/s direttamente all’apparato che ne ha bisogno. In alcuni Centri ciò è stato già fatto e la cosa può essere estesa su motivata richiesta. Infine, all’interno dei DataCenter gestici dalla Divisione ICT le interconnessioni tra i vari servizi prevedono velocità dell’ordine dei 40Gb/s, ciò al fine di consentire elevati standard di efficienza dei servizi erogati.

All’ISC per la prima volta nella top500  si è raggiunti 1.102 Exaflops con il supercomputer USA Frontier con una potenza elettrica di 20 mW/Gflops. https://www.top500.org

Il 18 maggio presso il Dipartimento di Architettura di Roma, si è svolto un incontro con i luoghi della cultura per presentare gli obiettivi del progetto D-TECH (Digital-Twin Environment for Cultural Heritage), le potenzialità della piattaforma che il progetto metterà a disposizione e di come questa potrebbe contribuire efficacemente alla gestione e valorizzazione dei beni culturali di cui siete gestori. Il progetto D-Tech, coordinato dal dipartimento di architettura di Roma TRE, che vede, tra i partner, la divisione ICT del dipartimento di Tecnologie Energetiche e Fonti RINnovabili (TERIN) dell’ENEA, è stato finanziato dalla Regione Lazio e dal Miur nell’ambito del programma “Attuazione degli interventi programmatici e dei nuovi interventi relativi al Distretto Tecnologico per le nuove tecnologie applicate ai beni e alle attività culturali” (2021). L’obiettivo è la realizzazione di una piattaforma multimediale avanzata dedicata ai gestori dei beni culturali, attraverso la quale i dati inerenti alle copie digitali dei beni possano essere accessibili e interoperabili. La piattaforma è pensata come uno strumento che permetterà, oltre alla gestione del ciclo inerente alla cosiddetta “catena del valore” dei beni (conoscenza, diagnostica, conservazione, restauro, valorizzazione, godimento e gestione), la condivisione e la visualizzazione via web dei dati) – resi disponibili dai gestori dei luoghi della cultura – e degli sviluppi della ricerca nel campo del Cultural Heritage, attraverso la pubblicazione on line di modelli 3D, HBIM, nuvole di punti e GIS, contenuti multimediali, collegati tra loro e con altri open data). I gestori saranno pertanto in grado di manipolare dati in vari formati, usufruendo degli strumenti di base e avanzati per supportare sia la fase di conservazione del bene per visualizzare, misurare, monitorare e pianificare interventi di diagnostica sia quella della valorizzazione, attraverso lo sviluppo di sistemi di realtà virtuale (AV) e aumentata (AR).”