Un supercomputer di HPE farà capire come funziona il cervello

Il Blue Brain Project dell'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), un'iniziativa svizzera di ricerca sul cervello, ha commissionato a Hewlett Packard Enterprise la personalizzazione di un supercomputer di nuova generazione da destinare alle attività di simulazione del cervello dei mammiferi.

Il sistema è stato installato presso il Centro nazionale di supercalcolo svizzero (CSCS) a Besso, frazione di Lugano, nel Canton Ticino.

Come ha spiegato Henry Markram, professore di neuroscienza alla EPFL, durante un webcast, la finalità del progetto è arrivare a una ricostruzione digitale del cervello umano. E lo si fa con la simulazione della neuroscienza, perché il cervello lo si mappa se si capisce come tratta i big data e come lavora a differenti stadi. Lo sforzo è capire la cognitività a livello molecolare.

Henry Markram, professore neuroscienza Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne

Le caratteristiche del supercomputer

Il supercomputer realizzato da HPE si basa sul sistema HPE SGI 8600, che fornisce prestazioni di elaborazione su misura e scalabili per consentire al Blue Brain Project di perseguire l'obiettivo di una roadmap scientifica che per il 2020 intende modellare intere regioni del cervello, in particolare il talamo e la neocorteccia.

Come ha spiegato Carlo Giorgi, Managin Director HPE Switzerland, il supercomputer HPE SGI 8600 di Blue Brain Project è composto da 372 nodi di calcolo che forniscono 1.16 petaflop di prestazioni di picco. Il sistema è dotato di 94 terabyte di memoria, un equivalente di 23.000 laptop, e utilizza processori Intel Xeon Gold 6140 e Intel Xeon Phi 7230 nonché processori grafici NVIDIA Tesla V100.

Carlo Giorgi, Managing Directro HPE Switzerland

Il sistema utilizza reti ad alte prestazioni Mellanox InfiniBand e dispone di 4 petabyte di storage ad alte prestazioni DataDirect Networks (DDN), che offrono una larghezza di banda aggregata di oltre 50 GB/s, associata a un motore di memoria a 80 GB/s basato su flash. Dispone anche di una soluzione di raffreddamento a liquido ad alta efficienza energetica.

Destinazione cervello

Il supercomputer chiamato Blue Brain 5 è dunque dedicato alla simulazione delle neuroscienze, in particolare alla ricerca, analisi e visualizzazione basata sulla simulazione, per far progredire la comprensione del cervello.

I disturbi cerebrali sono fenomeni complessi che vanno dai geni ai circuiti del cervello: stabilire una visione integrata di come tutti i livelli interagiscano e siano poi modificati dalle malattie cerebrali è la sfida principale nella comprensione del cervello.

Il Blue Brain Project del politecnico di Losanna è pioniere nell'approccio alla ricostruzione e alla simulazione di modelli digitali di cervelli per affrontare questa sfida.

HPE ha ottenuto un primo contratto per la creazione del Blue Brain Project alla fine del 2017. SI stima un valore totale per tecnologie e competenze di supercalcolo del progetto fino a 18 milioni di franchi.

Il ceo stesso di HPE, Antonio Neri, ha sottolineato in una nota come la missione della società sia "creare tecnologie che migliorino la qualità della vita, incluse le tecnologie per il settore sanitario per salvare vite umane".

HPE ha progettato Blue Brain 5 per supportare le diverse sfide di elaborazione dei flussi di lavoro di ricostruzione e simulazione del progetto Blue Brain Project.

Eng Lim Goh Vice President, Chief Technology Officer, High Performance Computing & Artificial Intelligence HPE

Infatti come ha detto Eng Lim Goh Vice President, Chief Technology Officer, High Performance Computing & Artificial Intelligence di HPE, nella progettazione del sistema il focus è stato sul workflow, per fare lavorare tutte le componenti complesse a un'unica finalità. HPE, ha detto riprendendo il concetto di Neri, intende contribuire alla comprensione del funzionamento del corpo umano nel suo insieme. E i big data sono il grande strumento da utilizzare.

Un modello digitale del funzionamento biologico

L'architettura flessibile del sistema SGI 8600 è strumentale per la missione del progetto Blue Brain in quanto può ospitare diversi sottosistemi specificamente orientati per attività come la visualizzazione o il deep learning, pur essendo gestiti come un unico sistema.

Felix Schürmann, Co-Direttore del Blue Brain Project

Blue Brain 5 integra quattro diverse configurazioni, ognuna ottimizzata per un diverso profilo di carico di lavoro, fornendo punti di forza specifici in aree come larghezza di banda della memoria, larghezza di banda della rete, potenza di elaborazione, elaborazione grafica e input output.

"La missione scientifica del Blue Brain Project - ha dichiarato in una nota Felix Schürmann, Co-Direttore del Blue Brain Project - dipende in modo critico dalle nostre capacità di supercalcolo . La modellizzazione di un singolo neurone di Blue Brain oggi porta a circa 20.000 equazioni differenziali ordinarie, quando si modellano intere regioni cerebrali, e questo genera rapidamente 100 miliardi di equazioni che devono essere risolte contemporaneamente".

Come Schürmann ha sintetizzato durante il webcast, con la simulazione della neuroscienza si tratta di creare un modello digitale del funzionamento biologico del cervello.

 

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