L'attrezzatura proposta si configura nel quadro di ampliamento delle possibilità di risolvere problemi computazionali complessi presenti in molti campi delle scienze esatte e di quelle applicate.
In questo contesto, l'avanzamento delle capacità di calcolo attraverso una piattaforma di High Performance Computing (HPC) potrà produrre nell'immediato una ricaduta positiva sulla soluzione di problemi complessi come sulla modellizzazione di fenomeni naturali, industriali e tecnologici sia in termini di accuratezza che in termini temporali.
Il fattore comune delle potenzialità innovative che possono concorrere ad avanzamenti delle conoscenze in molti settori di ricerca - sia applicativa che di base - è rappresentato dalla capacità di calcolo che raggiunge la piattaforma HPC proposta.
Infatti, uno dei vantaggi di questo attrezzatura è che non è confinata in discipline specifiche ma può essere utilizzata in ambiti molto diversi tra loro, come è anche visibile dalle diverse aree di ricerca presenti in questa proposta.
Attualmente, nel Dipartimento di Chimica è presente un cluster che ha permesso a molti ricercatori di usufruire di una buona capacità di calcolo. Questa piattaforma è costituita da 12 nodi di calcoli con una capacità di calcolo teorica di circa 600 GFlops.
D'altra parte, questa piattaforma è ormai obsoleta da un punto di vista tecnologico, limitando notevolmente il ventaglio di problemi che possono essere affrontati attraverso un approccio computazionale.
Tra le maggiori limitazioni dell'attuale piattaforma spiccano soprattutto la ormai superata capacità di calcolo (processori Intel Xeon e GPU NVIDIA, anno produzione 2010), il numero limitato di acceleratori grafici, la bassa efficienza energetica e l'impossibilità di poter sfruttare in parallelo due o più nodi per il calcolo per la mancanza di un sistema di interconnessione efficiente.
Queste limitazioni verranno superate con la piattaforma HPC proposta nel presente progetto, come spiegato nel dettaglio nelle sezioni seguenti.
Il superamento delle attuali capacità di calcolo attraverso la nuova piattaforma (70 TFlops come performance teorica di picco) permetteranno quindi un avanzamento delle conoscenze in differenti discipline, come per esempio
Area Chimica
La possibilità di avere dei modelli accurati per descrivere le reazioni chimiche darà la possibilità di capire in dettaglio tutti i fattori che ne determinano lo sviluppo ed intervenire per ottimizzare questo tipo di processi.
Area Scienza dei Materiali
L'avanzamento della capacità di calcolo potrebbe cambiare la capacità di disegnare nuovi materiali con determinate caratteristiche chimiche e fisiche, fino a raggiungere un continuo tra la scoperta di un processo naturale e la sua applicazione in vari ambiti della tecnologia.
Area Fisica/Astrofisica
Nell'area dell'astrofisica, della fisica del plasma e della dinamica dei fluidi, l'HPC gioca un ruolo fondamentale, in quanto le predizioni teoriche richiedono una sempre maggiore accuratezza dei modelli per essere testate. Inoltre, il notevole costo economico e temporale degli esperimenti ha aumentato l'importanza dei metodi simulativi in grado di abbattere questi costi.
Area Biofisica/Biologica
L'accesso a risorse computazionali avanzate renderà possibile simulazioni di sistemi di rilevanza biologica e biomedica sempre più accurate che dovuto alla loro intrinsica complessità richiedono un notevole sforzo computazionale.
Queste risorse, quindi non solo aumenteranno la nostra conoscenza ma potranno anche ridurre i costi ed il tempo per quanto riguarda il design di nuovi farmaci e strategie terapeutiche innovative.
Area Ingegneria
L'HPC nell'area dell'ingegneria riveste un ruolo fondamentale, in quanto attraverso l'uso delle simulazioni si possono generare dei modelli in grado di ottimizzare le applicazioni e di ottenere un risparmio sia a livello di costi che di tempo. Gli esempi in quest'area sono innumerevoli, dalla ricerca di combustibili fossili, all'ottimizzazione delle prestazioni aereodinamiche fino ai problemi di trasporto di particelle e di fenomeni di interfaccia, molto importanti nelle nanotecnologie.