Un supercomputer HPE per capire meglio il cervello dei mammiferi

Il Blue Brain Project della Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), un progetto svizzero dedicato alla ricerca sul cervello, ha scelto un supercomputer HPE di nuova generazione per modellare e simulare il cervello dei mammiferi.

Il nuovo supercomputer, battezzato ‘Blue Brain 5’, sarà dedicato alla simulazione per le neuroscienze, in particolar modo alla ricerca, all’analisi e alla visualizzazione basate su simulazioni per migliorare la comprensione del cervello. I disordini cerebrali sono un fenomeno complesso che tocca diversi aspetti, dai geni fino alle reti neurali dell’intero cervello. Ottenere una visione integrata del modo in cui tutti questi livelli funzionano e vengono perturbati insieme dalle patologie cerebrali è una delle sfide principali per poter comprendere il cervello.

Il Blue Brain Project ha intrapreso un approccio pionieristico alla ricostruzione e alla simulazione di modelli digitali del cervello per affrontare questa sfida. Blue Brain pubblica sistematicamente dati, modelli e strumenti open source liberamente accessibili per aiutare la comunità, compreso lo European Human Brain Project, a capire il funzionamento del cervello nei suoi differenti livelli di organizzazione.

Sulla base dei requisiti di supercalcolo derivati dalla roadmap scientifica del progetto, il Blue Brain Project ha seguito un rigoroso processo di procurement; dopo la valutazione delle offerte ricevute, effettuata secondo i criteri pubblicati, un primo contratto è stato assegnato a HPE alla fine del 2017. Considerando anche un’ulteriore fase successiva, il valore totale della fornitura di tecnologie e competenze di supercomputing allo stato dell’arte può arrivare fino a 18 milioni di franchi svizzeri.

Il supercomputer avanzato costruito da HPE è basato su HPE SGI 8600 System, in grado di fornire performance di calcolo su misura scalabili per consentire al Blue Brain Project di perseguire l’obiettivo della propria roadmap scientifica che prevede, entro il 2020, la modellazione di intere regioni del cervello del topo, in particolare il talamo e la neocorteccia.

“La nostra missione è quella di creare tecnologie che migliorino la qualità della nostra vita, comprese le tecnologie grazie alle quali la sanità può fornire cure mirate e salvare vite umane”, ha dichiarato Antonio Neri, presidente e CEO di HPE. “Attraverso i nostri rapporti con il Blue Brain Project, HPE sta creando applicazioni avanzate di supercomputing su misura per consentire nuove ricerche che possono tradursi in vantaggi trasformativi per la comunità neuroscientifica e per la società nel suo complesso”.

HPE ha progettato Blue Brain 5 per supportare in maniera specifica le varie sfide dei workflow di ricostruzione e simulazione del Blue Brain Project che richiedono un’elevata potenza di calcolo. L’architettura flessibile di HPE SGI 8600 System è essenziale per la missione del Blue Brain Project dal momento che è in grado di gestire differenti sottosistemi appositamente predisposti per attività come la visualizzazione o il deep learning funzionando come un unico sistema.

Blue Brain 5 integra quattro differenti configurazioni, ciascuna ottimizzata per un diverso profilo di workload, fornendo funzionalità e vantaggi specifici in aree come la memory bandwidth, la bandwidth di rete, la potenza di calcolo, l’elaborazione grafica e l’input/output. “La missione scientifica del Blue Brain Project dipende essenzialmente dalle nostre capacità di supercomputing”, ha affermato Felix Schürmann, Co-Director del Blue Brain Project. “Modellare un singolo neurone su Blue Brain comporta oggi la soluzione di circa 20.000 equazioni differenziali ordinarie; quando si passa a modellare intere regioni del cervello, si possono raggiungere anche 100 miliardi di equazioni da risolvere contemporaneamente. HPE ci aiuta a muoverci all’interno del complesso scenario tecnologico del supercomputing”.

Il supercomputer HPE SGI 8600 assegnato al Blue Brain Project è composto da 372 nodi di calcolo in grado di raggiungere picchi di performance pari a 1,06 petaFLOPS. Il sistema comprende 94 terabyte di memoria – l’equivalente di 23.000 laptop – ed è dotato di processori Intel Xeon Gold 6140 e Intel Xeon Phi 7230 con processori GPU NVIDIA Tesla V100.

Il sistema si avvale di reti ad alte prestazioni Mellanox InfiniBand single e dual-rail e possiede 4 petabyte di storage DataDirect Networks (DDN) ad alte prestazioni che restituisce oltre 50 GB/s di bandwidth aggregata in combinazione con un innovativo burst buffer Infinite Memory Engine (IME) da 80 GB/s basato su flash. Il sistema è dotato inoltre di una soluzione per il raffreddamento liquido efficiente dal punto di vista energetico che non rilascia aria calda all’interno del data center. Il nuovo sistema è stato installato presso il Centro Svizzero di Calcolo Scientifico (CSCS) di Lugano.

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