di Gianluigi Rozza*
La sostenibilità è oggi un tema presente nei più svariati ambiti di ricerca e sviluppo e sta assumendo un ruolo centrale nell’ispirare la nascita di nuove tecnologie innovative, digitali e non, e assicurare una crescita economica nel medio e lungo periodo. Le scienze computazionali rappresentano una delle basi essenziali in questo contesto e l’obiettivo attuale è quello di coniugare l’utilizzo della scienza dei dati con gli strumenti dell’analisi numerica per arrivare alla quantificazione numerica dell’incertezza in sistemi molto complessi; il tutto in un’ottica sostenibile, anche per quanto concerne i costi computazionali legati alla simulazione.
La richiesta di elevate prestazioni computazionali, soprattutto dal mondo industriale, è in continua crescita e comporta un aumento esponenziale di allocazioni di tempo di calcolo e, di conseguenza, anche di energia. Il supercalcolo rappresenta, quindi, uno strumento essenziale per poter garantire le prestazioni e la rapidità necessarie a supportare le crescenti esigenze computazionali. Si stanno sempre più diffondendo centri di calcolo con potenza dell’ordine del peta flop, ma accompagnati anche da importanti bisogni energetici dell’ordine dei mega Watt.
Una possibilità per rendere più sostenibile questa prospettiva, sempre più dispendiosa dal punto di vista energetico, è lo sviluppo di nuovi modelli di ordine ridotto che, uniti ai moderni algoritmi basati sull’intelligenza aumentata e sulla scienza dei dati, aprono nuove prospettive per il calcolo, riducendo carico e tempi. Di fatto così si favorisce l’esportazione di ecosistemi computazionali complessi verso dispositivi portatili come laptop e tablet in grado di garantire le ultime fasi del calcolo in tempo reale.
Si opera su database di soluzioni pre-calcolate e, separando le fasi del calcolo in offline (supercomputer) e online (laptop, tablet), si possono aprire, tramite i modelli di riduzione computazionale, scenari tecnologici innovativi e di grande sviluppo per il calcolo scientifico, anche in ambiti dove al momento è ancora poco presente. Possiamo immaginare, quindi, a quali innovazioni potremo assistere in settori strategici come quello biomedicale, energetico, dei trasporti e della logistica, solo per fare qualche esempio.
In un’epoca di continua accelerazione nell’uso dei dati, dobbiamo necessariamente puntare sul ruolo dei grandi modelli che rappresentano un ulteriore importante strumento per poter garantire una perfetta integrazione di sistemi sempre più complessi in un ambiente sostenibile a livello computazionale.
Pertanto, la direzione verso cui muoversi è quella in cui l’uso “solo” di big data non è più sufficiente: abbiamo una reale necessità di continuare a sviluppare big models, i grandi modelli che permettono di raffinare i modelli matematici, integrare sistemi complessi, contribuire a quantificare l’incertezza per favorire l’innovazione di prodotto e di processo.
In questo scenario di innovazione si inserisce naturalmente anche il digital twin quale strumento dalle potenzialità dirompenti: fornisce la possibilità, in fase di progettazione, di simulare infinite versioni dello stesso prototipo, abbattendo tempi e costi di realizzazione. Inoltre, permette uno scambio continuo di dati storici e di recente acquisizione, così da poter monitorare l’intero ciclo di vita di un prodotto o di un processo. I gemelli digitali rappresentano, quindi, anche grandi modelli integrati, che combinano modelli di ordini ridotto, IoT, intelligenza aumentata, realtà virtuale, dati, riuscendo a fornire importanti benefici economici e di sostenibilità. E il futuro apre le porte a innovazioni sorprendenti come quella del gemello digitale umano: pensiamo alle possibilità diagnostiche precoci e ad azioni specifiche mirate sul singolo paziente attraverso simulazioni ed elaborazioni.
Sebbene sia un sistema molto complesso, il gemello digitale rappresenta una frontiera con potenzialità enormi per la medicina, il benessere e la qualità della vita di tutti noi.
*Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati di Trieste e cabina di regia di IP4FVG