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Quando si tratta di catastrofi naturali, ogni secondo è importante. «La tecnologia può farci guadagnare del tempo e, durante una catastrofe naturale, il tempo equivale a salvare vite umane», afferma Arnau Folch, coordinatore del progetto Centre of Excellence for Exascale in Solid Earth (ChEESE) , finanziato dall’UE, con sede nel Centro di supercalcolo di Barcellona (BSC).
Folch e i suoi colleghi stanno conducendo uno sforzo volto a promuovere i vantaggi offerti dalla tecnologia durante una catastrofe naturale. «Il nostro obiettivo è sfruttare in modo ottimale l’enorme potenza dei supercomputer e applicarla alle valutazioni dei rischi e alle previsioni di allerta precoce in caso di terremoti, tsunami ed eruzioni vulcaniche», aggiunge Folch.
I superpoteri dei supercomputer
Folch spiega che il supercomputer, ovvero un computer che esegue calcoli ad alte prestazioni, è una macchina capace di prestazioni di livello molto più elevato rispetto a quelle di un computer fisso o portatile comune. «Con i supercomputer, è possibile la risoluzione estremamente rapida di centinaia o anche migliaia di scenari, facendo sì che i risultati siano disponibili nei tempi ristretti necessari in una situazione di emergenza», osserva Folch.
Sempre secondo il coordinatore del progetto, disporre di questa capacità è particolarmente importante nel corso di una catastrofe naturale, a causa delle numerose incertezze spesso presenti. «Grazie ai supercomputer, possiamo creare previsioni probabilistiche per gli tsunami che abbinano migliaia di scenari basati sulla fisica, per allertare e prevedere gli impatti ben prima che l’onda si abbatta sulla costa», afferma Folch. «In modo analogo, è possibile elaborare previsioni ad alta risoluzione sulle nubi di cenere vulcanica, per supportare la conseguente pianificazione da parte delle autorità dell’aviazione civile.»
Tutto procede a dovere finché le autorità dispongono di simulazioni di supercalcolo raccolte ed elaborate, cosa che non sempre si verifica. Perciò l’attenzione di ChEESE si è concentrata sul cosiddetto «urgent computing», ovvero la disponibilità immediata della massima potenza di calcolo. «L’urgent computing è come un’infrastruttura dedicata che garantisce alle autorità l’accesso immediato alle simulazioni basate sui calcoli ad alte prestazioni e alle relative tecnologie di cui hanno bisogno per elaborare calcoli d’emergenza.», osserva Folch.
In particolare, la soluzione di urgent computing che ChEESE sta sviluppando, impiega elaborazioni di calcolo sia delle possibilità che delle capacità. Per comprendere la differenza, Folch precisa che il calcolo delle possibilità tende a concentrarsi sul quadro più ampio, mentre il calcolo delle capacità è più che altro rivolto all’elaborazione di numerose simulazioni su piccola scala.
«I sismologi, con il calcolo delle possibilità, sono in grado di simulare la produzione e la propagazione dei terremoti a frequenze più elevate rispetto al passato, e di prevedere effetti come tsunami e frane», spiega Folch. «Con il calcolo delle capacità è invece possibile combinare numerose simulazioni, ognuna delle quali rappresenta un diverso scenario, per spiegare le incertezze dei modelli.»
Quando un vulcano erutta, ChEESE entra in azione
Supercomputer, urgent computing, elaborazioni di calcolo delle possibilità e delle capacità: si tratta di una gran mole di calcoli. Ma a cosa serve realmente? Il mondo lo ha scoperto il 19 settembre 2021.
In quella data è avvenuta l’eruzione del vulcano Cumbre Vieja dell’isola di La Palma, nell’arcipelago delle Canarie. Da quel giorno, il vulcano produce colate laviche devastanti e rilascia notevoli quantità di cenere nell’aria, distrugge proprietà, provoca inquinamento atmosferico e ferma il traffico aereo. Ad oggi, risultano distrutti più di 1 000 edifici e sono stati evacuati oltre 6 000 abitanti.
Per contribuire alla gestione dell’emergenza in corso, le autorità locali si avvalgono del dimostratore pilota per le ceneri vulcaniche di ChEESE. «Fin dall’inizio dell’eruzione, ChEESE ha fornito alle autorità locali previsioni operative quotidiane», afferma Folch.
Il dimostratore si basa su un supercomputer situato presso il BSC, che svolge calcoli a varie risoluzioni e copre una serie di possibili scenari di eruzione. Comprende un sistema di urgent computing dedicato che garantisce a ChEESE l’esecuzione delle proprie simulazioni ogni mattina dalle 6 alle 7, e l’emissione della propria previsione entro le ore 7:30.
Le autorità locali, disponendo di queste previsioni, riescono a prevedere accuratamente ciò che potrebbe accadere nei due giorni successivi. «Gli organi decisionali sono quindi in grado di comprendere l’impatto dell’imminente attività vulcanica sull’aviazione civile e, in base a questo, di avviare tempestivamente le operazioni di dirottamento del traffico aereo», aggiunge Folch. «Inoltre, hanno la possibilità di prevedere i problemi legati alla qualità dell’aria e disporre il confinamento per gli abitanti delle aree interdette.»
L’eruzione del Cumbre Vieja dimostra che l’utilizzo dei supercomputer consente alle autorità pubbliche di agire più velocemente ed efficacemente, riducendo così i danni potenziali.
«Questa eruzione evidenzia i vantaggi dell’utilizzo dell’urgent computing durante situazioni di emergenza», conclude Folch. «Il sistema non solo fornisce informazioni alle autorità sugli scenari previsti per prendere decisioni migliori ma, ancor più importante, aiuta a salvare vite umane.»