Tateo’s Interdisciplinary Lifelong Learning Project
T I L L L
LEARNING - SHARING - NETWORKING
Learning, knowledge sharing and Communities engagement about:
Artificial Intelligence, Extended / Augmented / Virtual / Mixed Reality (XR/AR/VR/MR), Automation, Electronics, Computer Science and Information Technology, Mobile Technologies, Problem Solving & Innovation, Readings, Social Media, Digital Modeling and Simulation, Computer Vision, Work and Soft Skills, Railway.
by Tateo Giovanni Battista
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LEARNING
COMPUTER SCIENCE
IL SUPER-CALCOLO
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Sommario. I problemi con cui il mondo della ricerca e dell’industria si misurano diventano di giorno in giorno sempre più complessi. Per questo motivo nell’Informatica moderna assumono una importanza sempre crescente tutte quelle applicazioni che mirano alla realizzazione di sistemi di calcolo ad alte prestazioni.
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§ Indice dei contenuti
1. Il super-calcolo
2. Supercomputers
3. Calcolo neuromorfico
4. Calcolo parallelo
5. Il Calcolo Quantistico (Quantum Computing)
6. Riferimenti a fonti utili per approfondimenti
7. Più in generale a proposito di Informatica e Tecnologie dell'Informazione
8. Rimani aggiornato
9. Teniamoci in contatto
10. Qualcosa su di me
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2. Supercomputers
3. Calcolo neuromorfico
4. Calcolo parallelo
5. Il Calcolo Quantistico (Quantum Computing)
6. Riferimenti a fonti utili per approfondimenti
7. Più in generale a proposito di Informatica e Tecnologie dell'Informazione
8. Rimani aggiornato
9. Teniamoci in contatto
10. Qualcosa su di me
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§1. Il super-calcolo
TILLL / learning / IT. computer science / 5. hpc / super-calcolo
I problemi con cui il mondo della ricerca e dell’industria si misurano diventano di giorno in giorno sempre più complessi. La capacità di risolvere problemi complessi e di fare nuove scoperte scientifiche dipende dalla disponibilità di sistemi di calcolo automatico sempre più potenti. Alcuni dei campi che possono trarre benefici da questi sistemi di calcolo sono: l’economia, l’energia, la meteorologia, la medicina, la biologia, la ricerca sui materiali, l’astronomia, la fisica, la chimica, lo studio delle catastrofi naturali, i rischi finanziari. I problemi tipici di tutte queste discipline richiedono l’esecuzione di una elevata quantità di calcoli in tempi utili, ossia ragionevolmente brevi affinché il risultato sia effettivamente fruibile. Per questo motivo, nell’Informatica moderna, stanno assumendo una importanza sempre crescente tutte quelle applicazioni che mirano alla realizzazione di sistemi di calcolo ad alte prestazioni. Stiamo parlando del così detto "Supercalcolo".
Questi sistemi innovativi consentono la risoluzione di compiti complessi in tempi brevi in modo paragonabile, o addirittura superiore, al comportamento umano. Gli scienziati ed i ricercatori utilizzano questi sistemi di super-calcolo come dei veri e propri laboratori virtuali per modellare la realtà sul computer e simulare fenomeni che nella realtà sarebbe difficile o troppo costoso, oppure addirittura impossibile osservare. Si pensi allo studio delle interazioni tra le particelle atomiche piuttosto che allo scontro tra galassie. Il vantaggio di questi studi eseguiti virtualmente è che le simulazioni possono essere ripetute modificando le condizioni al contorno.
Se vuoi saperne di più sulla simulazione puoi proseguire la consultazione del mio blog con la lettura del mio Quaderno sulla Simulazione e Modellazione. Il super-calcolo oggi non viene utilizzato solo nella fase di ricerca e risoluzione dei problemi ma anche nella fase di esposizione dei risultati. Infatti a supporto della ricerca sempre più prendono piede sofisticate tecniche di visualizzazione scientifica che fanno uso della computer grafica e della realtà virtuale per la realizzazione di veri e propri ambienti immersivi in cui l’operatore non solo usufruisce delle informazione ma interagisce con esse in modo naturale. Dal punto di vista informatico il super-calcolo deve realizzare la visualizzazione realistica, ossia 3D, consentendo l’esplorazione di grosse moli di dati che possono provenire da più parti, siano essi archivi oppure sensori, e contemporaneamente mostrare i risultati della simulazione in tempo reale. L’obiettivo della visualizzazione scientifica è quella di convertire complesse equazioni matematiche in coinvolgenti immagini di immediata comprensione e che permettono la comprensione dei risultati scientifici anche dal pubblico meno esperto. Il ricercatore ha un metodo efficace e veloce per verificare le proprie ipotesi, ed il pubblico ha l’opportunità di entrare, nel vero senso della parola, dentro ai risultati della ricerca.
Per saperne di più sulla nuova era che sta vivendo la realtà virtuale e sulle più moderne tecniche visive della realtà aumentata e della realtà mista, prosegui la consultazione del mio blog con la lettura del mio Quaderno sulle Nuove Realtà.
Esistono vari paradigmi di calcolo informatico che permettono di ottenere sistemi di calcolo ad alte prestazioni. Le principali sono i supercomputers, il calcolo neuromorfico ed il calcolo parallelo.
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§2. Supercomputers
TILLL / learning / IT. computer science / 5. hpc / supercomputers
Un supercomputer è un sistema di calcolo appositamente progettato per ottenere potenze di calcolo molto elevate, dedicato ad eseguire calcoli molto complicati o per studiare fenomeni di elevata complessità. questi sistemi sono impiegati principalmente in ambiti che possono permettersi la disponibilità economica per la loro costruzione e gestione, come per esempio la ricerca e l’industria. L’architettura di un supercomputer consiste nella composizione di centinaia di migliaia di processori come quelli contenuti all’interno dei nostri personal computer. Tutti questi processori sono connessi tra di loro attraverso una rete ad alta velocità in modo da poter lavorare in modo sinergico sulla risoluzione di uno stesso problema. Per garantire il corretto funzionamento di un supercomputer non occorre solo una rete ad alta velocità che garantisca una comunicazione veloce, bensì occorre una infrastruttura di supporto per l’approvvigionamento di energia elettrica e per lo smaltimento del calore, in quanto tali sistemi consumano molta energia e producono molto calore.
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§3. Calcolo neuromorfico
TILLL / learning / IT. computer science / 5. hpc / neuromorphic
Il calcolo neuromorfico è uno dei più interessanti paradigmi di super-calcolo. Esso si ispira proprio al comportamento del modo di pensare di noi umani.
Per approfondire ti invito a proseguire la lettura sulla pagina
INFORMATICA BIO-ISPIRATA: IL CALCOLO NEUROMORFICO
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§4. Calcolo parallelo
TILLL / learning / IT. computer science / 5. hpc / parallel
L'avvento delle recenti tecnologie di calcolo elettronico, ed in particolare la tecnologia multi-core, sta favorendo un nuovo paradigma di calcolo che consiste nella scomposizione di un compito complesso in un insieme di compiti più semplici e parallelizzabili, ossia eseguibili simultaneamente su più microprocessori, oppure su più core dello stesso processore.
Per approfondire prosegui la consultazione del mio blog con la lettura dell’articolo seguente
IL CALCOLO PARALLELO
>>> IT.5.2 <<<
§4. Calcolo parallelo
TILLL / learning / IT. computer science / 5. hpc / parallel
L'avvento delle recenti tecnologie di calcolo elettronico, ed in particolare la tecnologia multi-core, sta favorendo un nuovo paradigma di calcolo che consiste nella scomposizione di un compito complesso in un insieme di compiti più semplici e parallelizzabili, ossia eseguibili simultaneamente su più microprocessori, oppure su più core dello stesso processore.
Per approfondire prosegui la consultazione del mio blog con la lettura dell’articolo seguente
IL CALCOLO PARALLELO
>>> IT.5.2 <<<
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§5. Il Calcolo Quantistico (Quantum Computing)
TILLL / learning / IT. computer science / 5. hpc / quantum computing
La simulazione della fisica quantistica per mezzo dei calcolatori elettronici sta segnando la nascita di un nuovo paradigma della computazione: il quantum computing.
Feynman ha collegato la fisica quantistica al computing mostrando che un computer quantistico sarebbe il mezzo ideale per simulare sistemi quantistici. Questo ha spianato la strada allo sviluppo del quantum computing come strumento per affrontare problemi altrimenti insolubili con i computer classici. L’eredità di Feynman, combinata con i progressi nella fisica quantistica e nel quantum computing, sta trasformando la simulazione scientifica, aprendo nuove frontiere nella chimica, nella scienza dei materiali, nell'intelligenza artificiale e oltre. Il quantum computing non è solo un'evoluzione della tecnologia, ma una nuova lente attraverso cui osservare e interagire con il mondo naturale.
“La biologia non è semplicemente scrivere informazioni; è fare qualcosa con queste. Un sistema biologico può essere estremamente piccolo. Molte cellule sono piccolissime, ma sono molto attive, producono varie sostanze, camminano, si muovono e fanno ogni genere di cose meravigliose, tutto su scala molto piccola. Poi immagazzinano anche le informazioni. Considera allora la possibilità che anche noi si possa progettare una cosa molto piccola che faccia quello che vogliamo, che si possa cioè fabbricare un oggetto che operi a quel livello.
Feynman ha collegato la fisica quantistica al computing mostrando che un computer quantistico sarebbe il mezzo ideale per simulare sistemi quantistici. Questo ha spianato la strada allo sviluppo del quantum computing come strumento per affrontare problemi altrimenti insolubili con i computer classici. L’eredità di Feynman, combinata con i progressi nella fisica quantistica e nel quantum computing, sta trasformando la simulazione scientifica, aprendo nuove frontiere nella chimica, nella scienza dei materiali, nell'intelligenza artificiale e oltre. Il quantum computing non è solo un'evoluzione della tecnologia, ma una nuova lente attraverso cui osservare e interagire con il mondo naturale.
“La biologia non è semplicemente scrivere informazioni; è fare qualcosa con queste. Un sistema biologico può essere estremamente piccolo. Molte cellule sono piccolissime, ma sono molto attive, producono varie sostanze, camminano, si muovono e fanno ogni genere di cose meravigliose, tutto su scala molto piccola. Poi immagazzinano anche le informazioni. Considera allora la possibilità che anche noi si possa progettare una cosa molto piccola che faccia quello che vogliamo, che si possa cioè fabbricare un oggetto che operi a quel livello.
Quando arriviamo al mondo molto, molto piccolo - diciamo circuiti di sette atomi - abbiamo un sacco di cose nuove che accadono e che rappresentano opportunità completamente nuove per il design. Gli atomi su piccola scala si comportano come niente su grande scala, perché soddisfano le leggi della meccanica quantistica. Perciò quando scendiamo e giocherelliamo con gli atomi laggiù stiamo lavorando con leggi diverse e possiamo aspettarci di fare cose diverse. Possiamo produrre in modi diversi, Possiamo usare non solo circuiti, ma qualche sistema che coinvolga i livelli di energia quantizzati o per interazioni delle rotazioni quantizzate”
(Richard Feynman, 1960)
L’uso delle proprietà quantistiche della materia non sta definendo un nuovo paradigma non solo per la computazione (quantum computing), ma anche per il settore delle misure (quantum sensing), e della comunicazione (quantum networking).
Questo nuovo paradigma computazionale è di grande interesse perché se molti sistemi di sicurezza e di crittografia si basano proprio sulla difficoltà che i computer convenzionali hanno nel fare i calcoli. Per esempio nel fattorizzare numeri di mille cifre. Comprendete bene che nel momento in cui in computer quantistico sarà in grado di calcolare e fattorizzare facilmente questi numeri, allora tutti i nostri sistemi informatici potrebbero essere a rischio.
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Risorse consigliate per approfondire:
Origini della Fisica Quantistica
TILLL / readings / science / technology / social media / Schettini / §6.2
#physics #planck #innovation #quantum #readings #quantumPhysics #progress
TILLL / learning / LT. readings / 5. science / 3. technology / 1. computer science / 5. scw
E con piccoli, io intendo dire proprio piccoli
Articolo: IL MONDO IN SINTESI
TILLL / learning / LT. readings / 5. science / 3. technology / 7. simulation / 1. Accoto
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12/12/2024
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§6. Riferimenti a fonti utili per approfondimenti
Di seguito sono elencati alcuni riferimenti a fonti (siti web, video e libri) che ho consultato durante la stesura di questo articolo e che potresti utilizzare anche tu per approfondire gli argomenti trattati in questo articolo.
( 2 ) Visualizzazione scientifica interattiva e ambienti virtuali interattivi
( 3 ) Il Centro di Supercalcolo (SCC) del CMCC di Lecce
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§7. Più in generale a proposito di Informatica e Tecnologie dell'Informazione
In questo articolo abbiamo analizzato il Super-Calcolo che rappresenta una degli sviluppi più interessanti delle moderne Tecnologie Informatiche.
Ma se vuoi approfondire tutti gli altri aspetti interessanti dell'Information Technology, allora permettimi di suggerirti la lettura del seguente articolo che è il principale dell'area tematica dedicata a questa disciplina, all'interno di Tateo~ Encyclopedia (En).
INFORMATICA E TECNOLOGIE DELL'INFORMAZIONE (IT)
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§8. Rimani aggiornato
Se sei interessato agli argomenti trattati nell'articolo corrente e vuoi essere informato sui miei aggiornamenti più recenti che trattano di essi, allora ti invito a registrarti sulla seguente pagina Facebook e bacheca Pinterest che ho dedicato appositamente per la condivisione delle modifiche più recenti apportate all'area tematica corrispondente di TILLL~Learning (>).
12/12 2024
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§9. Teniamoci in contatto
Spero che questo articolo, appartenente alla sezione Learning (>) del progetto Tateo's Interdisciplinary Lifelong Learning (TILLL) (>), ti sia piaciuto e che le note e le osservazioni che ho raccolto al suo interno soddisfino i tuoi interessi. Se vuoi rimanere aggiornato sull'evoluzione del progetto TILLL, allora ti invito a seguire i prossimi aggiornamenti che vengono pubblicati sul Blog di TILLL e sulle pagine social dedicate alla community TILLL.
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§10. Qualcosa su di me
Innanzitutto ti ringrazio per aver visitato una delle pagine del mio progetto per l'Apprendimento Continuo Interdisciplinare (TILLL che sta per Tateo's Interdisciplinary LifeLong Learning), di cui io sono lil fondatore e l'autore.
Mi chiamo Giovanni Battista Tateo (brevemente Bat).
Il blog Tateo~Blog (link) è parte integrante del progetto costituisce il mezzo di condivisione di tutti gli aggiornamenti.
Sono stato in principio un esperto di Informatica, e in seguito sono diventato un Ingegnere Elettronico, specializzato in Automazione Industriale. Sono un appassionato di Intelligenza Artificiale, Realtà Virtuale, Simulazione, e sono un esperto di Visione Artificiale applicata all'Automazione Industriale. Attualmente, ed a partire dall'anno 2016, sono impiegato come Proposal Engineer presso la società Mer Mec S.p.A. (:::). Precedentemente, a partire dal 2004, sono stato impiegato, sempre presso la stessa società, come Progettista di Sistemi di Visione Artificiale e di Algoritmi di Elaborazione delle Immagini, applicati in particolare alla Diagnostica Ferroviaria. Sono un sostenitore e promotore dell'apprendimento permanente, dei social network e della condivisione delle conoscenze tramite il web. Se vuoi ulteriori dettagli su di me, visita la pagine About Me (:::).
Contattami. Per chi scrive non c’è soddisfazione maggiore di quella che si prova sapendo di essere stato letto e di aver ispirato e fornito esperienze e pratiche utili. Per cui, chiunque contattarmi utilizzando uno dei riferimenti seguenti. Sarò felice di poterti leggere e di confrontarmi con te, di poter leggere le tue critiche, i tuoi suggerimenti, le tue riflessioni e, spreto anche i tuoi complimenti.
Giovanni Battista Tateo (aka Bat)
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Prima pubblicazione: 9/8 2020
Ultimo aggiornamento 12/12 2024
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TILLL
the Lifelong and Interdisciplinary Learning project of Giovanni Battista Tateo
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