Research for Future

Le ricerche compiute alla frontiera della fisica particellare, nucleare ed astroparticellare continuano a generare conoscenza, strumenti ed infrastrutture che sono di grande rilevanza nel campo della medicina, biologia, farmacologia e delle scienze omiche in generale. Attraverso lo sviluppo di grandi acceleratori, rivelatori ed infrastrutture distribuite di calcolo INFN contribuisce allo sviluppo scientifico, tecnologico e industriale del grande campo delle scienze della vita con l’obiettivo di contribuire a migliorare la la qualità della vita grazie ad innovativi sistemi di diagnostica, terapia e prevenzione. Grazie a competenze e piattaforme informatiche INFN contribuisce allo sviluppo ed applicazioni di Intelligenza artificiale e machine learning con l’obiettivo di contribuire alla comprensione profonda di molte malattie e per realizzare una vera ed efficace medicina personalizzata.

Il consorzio Exscalate4Cov nasce per contrastare la crisi causata da COVID-19 attraverso la ricerca di nuovi farmaci in grado di inibire l’azione di SARS-COV2. Per accelerare la ricerca, il consorzio sfrutta la potenza di supercalcolo della piattaforma Exscalate, capace di testare circa 3 milioni di molecole al secondo. In soli 18 mesi, il progetto mira a testare più di 500 miliardi di molecole, individuando, tra queste, nuovi potenziali farmaci efficaci per la cura dei pazienti.

"Learning to Become with the world" è il quadro di riferimento che l'Unesco ha inserito all'interno del programma Futures of Education per reimmaginare come la conoscenza e l'apprendimento possano plasmare il futuro dell'umanità e del pianeta. Nel contesto di Avanguardie Educative, INDIRE ha realizzato un progetto scientifico e un percorso operativo per declinare Learning to Become in funzione di un nuovo curricolo della scuola secondaria e trasferire la visione dell'Unesco in azioni, attività e scenari didattici per imparare a diventare nel XXI secolo.

Quale è il rapporto tra le fibre ottiche che utilizziamo ogni giorno per connetterci ad internet ed i terremoti? La fibra ottica è composta da un materiale molto sensibile che subisce dei cambiamenti quando variano la pressione e la temperatura. Le onde sismiche, generate per esempio da un terremoto e che passano su una fibra ottica, creano delle deformazioni deboli di questa materia. Queste deformazioni possono essere misurate in diversi modi. È quindi possibile, in teoria, utilizzare la fibra ottica sia per leggere questa pagina web online sia per registrare allo stesso tempo le onde sismiche. In questo modo possiamo fare la detezione di terremoti e anche localizzarli. È solo teoria? No! In questi ultimi tre anni, nuovi esperimenti a livello internazionale hanno dimostrato la fattibilità di queste nuove modalità di registrare i terremoti. L'Italia è oggi anch'essa all'avanguardia su queste sperimentazioni grazie a collaborazioni fra enti privati e enti pubblici di ricerca. Vi aspetto al WMF2021 per presentarvi gli ultimi avanzamenti della ricerca in questo campo.

Le strategie di gestione delle acque reflue comunemente applicate sono raramente caratterizzate da una sostenibilità di medio-lungo periodo ed appare indispensabile ed urgente un cambio di paradigma secondo un approccio di economia circolare che includa azioni mirate al risparmio, riuso e riutilizzo delle risorse. In tale ambito, il progetto VALUE CE-IN, co-finanziato dalla Regione Emilia-Romagna (POR-FESR 2014-2020) punta a favorire, mediante azioni sperimentali e dimostrative, la valorizzazione dell’intera catena del valore del trattamento depurativo dei reflui municipali ed industriali.

Einstein Telescope (ET) sarà il prossimo osservatorio europeo di onde gravitazionali. ET è basato sul successo degli strumenti oggi in funzione, le cui recenti scoperte hanno dato il via ad una nuova era dell'astronomia. Per sfruttare appieno il suo potenziale ET sarà costruito nel sottosuolo in Sardegna, grazie alla bassa sismicità e al basso rumore antropico del territorio. Le prospettive scientifiche, le innovazioni tecnologiche del progetto e l’attività in corso saranno presentate a WMF2021.

Il Supercalcolo è un aspetto delle scienze computazionali poco conosciuto, ma fondamentale per lo sviluppo della ricerca scientifica, che ormai considera la simulazione al calcolatore come strumento alla pari della ricerca teorica e della sperimentazione in laboratorio. Dall'astrofisica alle previsioni metereologiche, dalla dinamica molecolare all'ingegneria, ogni ramo della scienza richiede ormai risorse di calcolo adeguate per poter proseguire nelle proprie scoperte. I supercalcolatori più performanti sono in grado di eseguire milioni di miliardi di operazioni al secondo, mettendo in comunicazione tra loro centinaia di migliaia di processori. In questo scenario mondiale, l'Italia cerca di ritagliarsi una posizione importante: il cluster di nuova generazione Marconi100 sfrutta le caratteristiche delle GPU per eseguire calcoli accelerati, e la costruzione nel nuovo polo tecnologico a Bologna ci permetterà di avere presto tra le mani Leonardo, il cluster che promette di posizionare Cineca tra i più importanti centri di calcolo al mondo.

Quali sono i cambiamenti in corso nel mondo delle reti? Quali le nuove sfide della ricerca? La prossima generazione di rete, GARR-T (Terabit) è già in fase di realizzazione e sarà più potente e in grado di crescere in capacità, resilienza e numero di utenti. Programmabilità e flessibilità delle risorse sono le parole chiave per raggiungere l’obiettivo di soddisfare le esigenze quotidiane dei ricercatori, docenti e studenti. Sarà creata una infrastruttura di rete aperta in grado di essere sostenibile negli anni grazie all’uso dell’automazione e di piattaforme open source. Quello di GARR-T è un percorso di innovazione non solo tecnologico ma anche culturale e organizzativo che mette in discussione principi consolidati per aprirsi a nuove frontiere, anticipando come sempre le prossime tendenze del mercato.

Il lago vulcanico di Nemi è utilizzato dal 1937 per eseguire attività sperimentali su modelli di navi di superficie allo scopo di verificarne l'efficienza e l'efficacia dei timoni. Dal 1997 le attività sperimentali sono state ideate e realizzate facendo uso di modelli autonomi. Con taglio divulgativo, verrà data una descrizione delle metodologie sperimentali utilizzate e si presenteranno una serie di nuovi filoni di ricerca rivolti alle necessità emergenti legate alla navigazione autonoma (MASS).

Negli ultimi anni, si è visto un crescente interesse da parte delle industrie verso il modo del supercalcolo, in quanto è una tecnologia abilitante per l'industria 4.0 e trasversale poiché permette di accelerare la prototipazione, l'analisi di Big Data, l'allenamento di IA e in generale la soluzione di qualsiasi problema che sia digitalizzabile. I progetti dell'unione europea a supporto dell'innovazione industriale nell'ambito del supercalcolo sono molteplici e interessanti per le imprese poiché mitigano il rischio del processo di innovazione dando accesso a tecnologia allo stato dell'arte.