Uno scienziato accelera l'HPC del CERN con GPU e intelligenza artificiale

Nota dell'editore: questo fa parte di una serie di profiling dei ricercatori che fanno avanzare la scienza con il calcolo ad alte prestazioni.

Maria Girone sta espandendo la più grande rete mondiale di computer scientifici con calcolo accelerato e intelligenza artificiale.

Dal 2002, il Dottorato. in fisica delle particelle ha lavorato su una griglia di sistemi in 170 siti in più di 40 paesi che supportano il Large Hadron Collider (LHC) del CERN, a sua volta pronto per un importante aggiornamento.

Una versione ad alta luminosità dell’acceleratore gigante (HL-LHC) produrrà 10 volte più collisioni di protoni, generando esabyte di dati all’anno. Si tratta di un ordine di grandezza superiore a quello generato nel 2012, quando due dei suoi esperimenti scoprirono il bosone di Higgs, una particella subatomica che convalidò la comprensione dell'universo da parte degli scienziati.

Girone amava la scienza fin dai suoi primi giorni di crescita nel Sud Italia.

"Al college volevo conoscere le forze fondamentali che governano l'universo, quindi mi sono concentrata sulla fisica", ha detto. "Sono stato attratto dal CERN perché è il luogo in cui persone provenienti da diverse parti del mondo lavorano insieme con una passione comune per la scienza."

Nascosta tra il Lago di Ginevra e le montagne del Giura, l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare è un punto di incontro per oltre 12.000 fisici.

Il suo anello di 27 chilometri è talvolta definito il circuito più veloce del mondo perché i protoni sfrecciano attorno ad esso al 99,9999991% della velocità della luce. I suoi magneti superconduttori operano vicino allo zero assoluto, creando collisioni che per breve tempo sono milioni di volte più calde del sole.

Nel 2016, Girone è stato nominato CTO del CERN openlab, un gruppo che riunisce ricercatori accademici e industriali per accelerare l'innovazione e affrontare le future sfide informatiche. Lavora a stretto contatto con NVIDIA attraverso la collaborazione con E4 Computer Engineering, specialista in HPC e AI con sede in Italia.

In uno dei suoi atti iniziali, Girone ha organizzato il primo workshop sull'intelligenza artificiale del CERN openlab.

La partecipazione del settore è stata forte ed entusiasta della tecnologia. Nelle loro presentazioni, i fisici hanno spiegato le sfide future.

"Alla fine della giornata ci siamo resi conto che provenivamo da due mondi diversi, ma le persone si ascoltavano a vicenda e presentavano con entusiasmo proposte su cosa fare dopo", ha detto.

Oggi, il numero di pubblicazioni sull’applicazione dell’intelligenza artificiale lungo l’intera catena di elaborazione dei dati nella fisica delle alte energie è in aumento, riferisce Girone. Il lavoro attira giovani ricercatori che vedono opportunità per risolvere problemi complessi con l’intelligenza artificiale, ha affermato.

Nel frattempo, i ricercatori stanno anche trasferendo software di fisica sugli acceleratori GPU e utilizzando programmi di intelligenza artificiale esistenti che girano su GPU.

"Ciò non sarebbe accaduto così rapidamente senza il supporto di NVIDIA che collabora con i nostri ricercatori per risolvere problemi, rispondere a domande e scrivere articoli", ha affermato. "È stato estremamente importante avere persone in NVIDIA che apprezzassero il modo in cui la scienza deve evolversi di pari passo con la tecnologia e come possiamo sfruttare l'accelerazione con le GPU."

L'efficienza energetica è un'altra priorità per la squadra di Girone.

"Stiamo lavorando a esperimenti su una serie di progetti come il porting su architetture a basso consumo e non vediamo l'ora di valutare la prossima generazione di processori a basso consumo", ha affermato.

Per prepararsi all’HL-LHC, Girone, nominato capo dell’openlab del CERN a marzo, cerca nuovi modi per accelerare la scienza con l’apprendimento automatico e il calcolo accelerato. Anche altri strumenti sono negli orizzonti vicini e lontani.

Il gruppo ha recentemente vinto un finanziamento per prototipare un motore per la costruzione di gemelli digitali. Fornirà servizi ai fisici e ai ricercatori in campi che vanno dall'astronomia alle scienze ambientali.

Il CERN ha inoltre avviato una collaborazione tra ricercatori accademici e industriali nel campo dell'informatica quantistica. La tecnologia potrebbe far avanzare la scienza e portare anche a sistemi quantistici migliori.

In un altro atto di creazione di comunità, Girone è stata tra i quattro cofondatori di una sezione svizzera del gruppo Women in HPC. Contribuirà a definire azioni specifiche per sostenere le donne in ogni fase della loro carriera.