Il calcolo ad alte prestazioni (HPC) è diventato fondamentale per assistere il settore energetico, consentendo di analizzare dati complessi, simulare processi complessi e ottimizzare le operazioni. Pur essendo immensamente potente, l’HPC deve affrontare numerose sfide poiché continua ad evolversi e a rispondere a richieste esponenziali di potenza computazionale. Con la fine della Legge di Moore sempre più vicina, Owen Thomas, fondatore del fornitore di soluzioni HPC Red Oak Consulting, sostiene che il settore energetico continuerà a prosperare man mano che l'HPC si sposta invariabilmente sul cloud.

La legge di Moore, formulata da Gordon Moore nel 1965, prevedeva che il numero di transistor posti su un singolo pollice quadrato di un chip di circuito integrato sarebbe raddoppiato ogni due anni, portando ad un aumento esponenziale della potenza di calcolo. Questa legge ha avuto profonde implicazioni per lo sviluppo dell’HPC, non ultimo nel settore energetico, e per l’evoluzione del cloud computing, plasmando il panorama della tecnologia moderna.

È ormai risaputo che la Legge di Moore è prossima alla fine. Dalla sua formulazione si è verificato un aumento di circa un trilione di volte nella quantità di potenza di calcolo utilizzata nei modelli predittivi e per migliorare ulteriormente questi modelli ad alte prestazioni, abbiamo bisogno di una potenza di calcolo esponenzialmente maggiore. Senza di essa, i necessari miglioramenti in termini di precisione diminuiranno. Ma, con l’aumento dei costi e la riduzione dello spazio disponibile per il crescente numero di chip semiconduttori coinvolti nel calcolo HPC, tutti i settori, compresa l’energia dal petrolio e dal gas fino alle energie rinnovabili, si trovano ad affrontare un nuovo dilemma.

McKinsey lo stima il consumo energetico globale triplicherà entro il 2050. I fornitori di energia stanno lavorando allo sviluppo di nuove tecnologie che possano generare, immagazzinare e trasportare energia in modo più sostenibile ai consumatori. Con l’impatto del cambiamento climatico che rende urgente la riduzione del consumo energetico e degli sprechi energetici, l’industria energetica sta accelerando l’innovazione per favorire impatti e risultati su larga scala. L’intelligenza artificiale (AI), l’analisi avanzata, l’imaging 3D e l’Internet delle cose (IoT), supportati dall’HPC, contribuiscono tutti alla produzione di energia per garantire una transizione più agevole verso un percorso più sostenibile.

L’HPC nella pratica nel settore energetico
Nell’industria del petrolio e del gas, l’HPC è ampiamente utilizzato per la ricerca scientifica contemporanea e il numero di campi in cui può essere applicato è in costante crescita, ad esempio per le previsioni meteorologiche, l’imaging dei terremoti o l’analisi genetica. L’estrazione del petrolio può ora utilizzare l’HPC per migliorare l’efficienza e la precisione del processo e consentire alle società minerarie di risparmiare ingenti somme di denaro, offrendo loro un maggiore vantaggio competitivo in questo mercato.

Algoritmi avanzati eseguiti su supercomputer possono elaborare enormi quantità di dati, consentendo ai geoscienziati di creare mappe dettagliate del sottosuolo con maggiore precisione e risoluzione. Questa capacità aumenta il tasso di successo degli sforzi di esplorazione, riduce i rischi di perforazione e ottimizza l’estrazione delle risorse. Inoltre, l’HPC facilita la simulazione dei giacimenti, consentendo agli ingegneri di prevedere i comportamenti dei flussi di fluidi all’interno delle formazioni sotterranee. Simulando vari scenari di produzione, le aziende possono ottimizzare il posizionamento dei pozzi, le tecniche di estrazione e le strategie di gestione dei giacimenti. Queste simulazioni aiutano anche a comprendere le complessità geomeccaniche associate alla fratturazione idraulica, consentendo pratiche di estrazione più sicure e sostenibili.

L’HPC sta inoltre avendo un enorme impatto sul settore delle energie rinnovabili nella modellizzazione dei modelli meteorologici, delle fluttuazioni della domanda di energia e del funzionamento della rete. I modelli di previsione meteorologica basati sull’HPC prevedono con precisione il potenziale di generazione di energia rinnovabile, aiutando le utility a ottimizzare l’integrazione dell’energia solare ed eolica nella rete. Allineando la generazione con i modelli di domanda, gli operatori di rete possono migliorare la stabilità della rete, ridurre al minimo le restrizioni e massimizzare l’uso di energia rinnovabile attraverso il Massive Internet of Things (MIoT).

Inoltre, l’HPC contribuisce all’ottimizzazione dei sistemi di generazione e distribuzione dell’energia, comprese le centrali termiche, i reattori nucleari e le reti intelligenti. Strumenti avanzati di simulazione consentono agli ingegneri di progettare turbine, caldaie e sistemi di raffreddamento più efficienti, riducendo così le perdite di energia e gli impatti ambientali. Inoltre, i sistemi di monitoraggio e controllo in tempo reale potenziati dall’HPC migliorano la resilienza della rete, consentendo una risposta rapida a interruzioni, fluttuazioni e persino minacce informatiche.

La scalabilità è stata fondamentale
La scalabilità e l'economicità guidate dalla Legge di Moore hanno influenzato in modo significativo lo sviluppo del cloud computing. La capacità di racchiudere più transistor su un chip ha portato a hardware più potente e conveniente, rendendo possibile per i fornitori di servizi cloud offrire solide risorse informatiche a un costo inferiore, laddove il cloud computing sfrutta i principi della virtualizzazione e dell’allocazione delle risorse su richiesta. Le tecnologie e l'innovazione alla base della Legge di Moore hanno consentito ai fornitori di servizi cloud di migliorare continuamente la propria infrastruttura, fornendo alle aziende energetiche la possibilità di ampliarla o ridurla in base alle necessità.

Inoltre, la rapida evoluzione della tecnologia dei semiconduttori ha stimolato l’innovazione nei servizi cloud. I fornitori di servizi cloud possono sfruttare gli ultimi progressi hardware per offrire servizi nuovi e migliorati ai propri utenti. Questo ciclo continuo di innovazione migliora l’agilità delle piattaforme cloud, consentendo loro di adattarsi ai mutevoli panorami tecnologici.

Sebbene la crescita dell'HPC e del Cloud sia in linea con le previsioni di Moore, deve affrontare sfide quali limitazioni fisiche e rendimenti decrescenti della miniaturizzazione. Man mano che i transistor si avvicinano a scala atomica, tecnologie alternative come l’informatica quantistica potrebbero diventare necessarie per sostenere il ritmo del progresso.

Le implicazioni della Legge di Moore
Sembra quindi che potremmo essere perdonati se pensiamo che siamo vicini a raggiungere i limiti della potenza di calcolo disponibile. Ma non è necessariamente così, anzi il cloud continuerà a essere il principale catalizzatore per realizzare l’impatto dell’HPC in tutti i settori, purché tutti lavoriamo meglio con gli strumenti a nostra disposizione per migliorare l’efficienza e i risultati.

Gran parte di questo dipenderà dalla formazione, e molto anche dai finanziamenti, ma, soprattutto, si tratta di capire dove risiede il vero potere, dove petabyte di dati vengono elaborati in millisecondi. Questo è ripreso nel nostro stesso rapporto, "Incorporare il cloud nel mix HPC", dove HPC e Cloud vengono spiegati in maggior dettaglio.

Nel corso del tempo le esigenze evolveranno, così come la natura del supporto richiesto. Ciò che è fondamentale, tuttavia, è che man mano che il settore energetico si evolve con l’HPC, ha bisogno di supporto per ottenere un utilizzo e una potenza ottimali per realizzare i vantaggi dell’HPC. E nonostante tutto, la Legge di Moore sta ancora guidando il settore energetico a cercare nuovi modi per aumentare la potenza computazionale per aumentare l'efficienza per gli operatori e, allo stesso modo, per dare maggiore potere a portata di mano dei consumatori.

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• Fonte: https://envirotecmagazine.com/2024/02/19/comment-the-energy-sector-will-continue-to-thrive-through-hpc-even-as-moores-law-comes-to-an-end/