HPC summer school 2021. Archivio UniTrento

Formazione

Il calcolo parallelo e ad alte prestazioni

La High-Performance Computing summer school promossa dal Progetto Strategico di Ateneo Modelling & Simulation

12 ottobre 2021
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Foto dell'autore Paolo Scardi
Foto dell'autrice Laura del Rio
di Paolo Scardi e Laura Del Río
Rispettivamente: professore ordinario del Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Meccanica UniTrento; assegnista di ricerca del Dipartimento di Ingegneria e Scienza dell'Informazione UniTrento.

Il progetto Modelling & Simulation (M&S) nasce come Progetto Strategico di UniTrento, secondo le priorità espresse nelle Linee di indirizzo riguardo alla multidisciplinarietà e qualità della formazione e della ricerca. Coerentemente con il Piano Strategico, il progetto ha carattere marcatamente trasversale rispetto alle strutture dipartimentali e prevede il coinvolgimento di docenti, dottorandi, dottorande, post-doc e personale tecnico dell’Ateneo provenienti da diversi ambiti scientifici e tecnologici. Il tema principale è il calcolo parallelo e ad alte prestazioni (High-Performance Computing, HPC), compreso il cloud computing e l’impiego di risorse esterne (outsourcing).

L’HPC e il cloud computing rappresentano la direzione principale di sviluppo dei metodi di modellazione e simulazione della scienza e della tecnologia. Anche se infrastrutture sempre migliori stanno diventando disponibili all'interno della nostra Università, non sono utilizzate appieno, perché non tutto il personale con accesso a tali infrastrutture ha la formazione necessaria per ottenerne il massimo rendimento.

Per questo, l’obiettivo del progetto Modelling & Simulation è promuovere le metodologie di calcolo avanzate attraverso formazione, acquisizione di hardware e training di personale con competenze specifiche, oltre alla condivisione di  risultati e strumenti di calcolo tra aree di ricerca e dipartimenti diversi. Le principali azioni e caratteristiche del progetto sono descritte nel sito dedicato. La partecipazione al progetto è libera e aperta a tutta la comunità universitaria; chi è interessato può contattare il coordinatore (paolo.scardi [at] unitn.it).

Tra le attività di rilievo del progetto, M&S organizza la High-Performance Computing summer school, giunta alla terza edizione. L’iniziativa ha assunto un carattere strutturale nel panorama della formazione promossa dal nostro Ateneo. Rivolta in prevalenza a studenti e studentesse di dottorato, la HPC School vede anche una consistente partecipazione di post-doc, ricercatori, ricercatrici, docenti e personale tecnico di area informatica. La scuola svolge pertanto un compito di formazione avanzata sia per studenti e studentesse che per il personale docente e tecnico di Ateneo.

Questa edizione della scuola HPC si è svolta a Mesiano presso Dipartimento di Ingegneria Civile, Ambientale e Meccanica, dal 30 agosto al 3 settembre 2021. Si è optato per un formato misto per favorire la partecipazione: una formula che ha funzionato vista la buona riuscita dell’iniziativa con 60 partecipanti, di cui la metà in presenza. 40 ore di lezione tenute da un gruppo di 9 docenti composto da studenti di dottorato (Binayak Mukherjee), post-doc (Laura del Río, professori dell'Università di Trento (Michael Dumbser, Raffaello Potestio, Luca Tubiana), relatrici e relatori esterni come Marianne Corvellec (sviluppatrice indipendente di software scientifico), Emanuele Locatelli (Università di Padova), David Reith (Application and Research Scientist at Materials Design, Inc) e Lorenzo Rovigatti (Università di Roma).

I temi trattati in questa edizione sono stati molto variegati, ma tutti puntavano a sfruttare al meglio le infrastrutture ad alte prestazioni dell'Università. Dopo un'introduzione allo bash scripting, a Git e alla programmazione scientifica in Python, ci si è concentrati su un'introduzione al cluster HPC dell'Università di Trento, descrivendo il suo hardware e software e insegnando a chi partecipava come usarlo in modo efficiente. In questo modo, i futuri ricercatori e le future ricercatrici potranno sfruttare la potenza di calcolo del cluster per effettuare molte più simulazioni in meno tempo. 

Per mostrare come il cluster universitario può migliorare il nostro calcolo scientifico con un esempio reale, si sono tenute lezioni di base sul calcolo parallelo ed è stato mostrato come un codice che lavora in serie può essere parallelizzato. Infine, negli ultimi giorni del corso, sono stati proposti argomenti di base e avanzati di Dinamica molecolare, con particolare enfasi su come utilizzare LAMMPS e MEDEA per lanciare simulazioni sul cluster. Va notato che la scuola è stata essenzialmente pratica, con svariate sessioni hands-on mirate a fornire ai partecipanti una formazione completa, con competenze operative. Chi ha partecipato ha avuto la possibilità di svolgere le attività pratiche sia sul proprio computer che sul cluster dell'Ateneo, come risorsa comune da valorizzare nel prossimo futuro.

Il progetto proseguirà nel 2022 e, speriamo, anche negli anni successivi; si sta, infatti, lavorando per farla diventare un’iniziativa permanente dell'Ateneo.