L’innovazione è al centro di E4. Elencare in questo blog le tante idee e prodotti innovativi e dirompenti che E4 ha portato sul mercato sarebbe un esercizio di stile. Ben più interessante sarebbe chiedere ai nostri clienti o guardare ai mercati in cui le nostre soluzioni sono state adottate e sono presenti “nel percorso critico” delle aziende. E4 guarda sempre avanti e l’innovazione più interessante è ciò che i nostri talentuosi ingegneri stanno progettando dopo aver attentamente studiato il mercato.
Perché la fonte dell’innovazione di E4 proviene dai requisiti del mondo reale (e talvolta anche dai sogni…) delle aziende che lavorano con noi, che devono essere preparate ad affrontare le sfide (tecniche, aziendali, ambientali) dei prossimi anni.
Siamo onesti, speriamo tutti che il 2021 nell’UE sarà l’anno della svolta, quando ci lasceremo alle spalle le sfortunate circostanze legate a COVID-19 e la ripresa inizierà a pieno regime. Ovviamente ci saranno ostacoli da superare e sfide da affrontare. E4 è pronta a svolgere un ruolo critico nella ripresa, per supportare i propri clienti in quei mercati e in quelle aree in cui è già leader, e in questo anno di ‘stanca’ ha sviluppato una serie di soluzioni che le permetteranno di accedere a nuovi mercati .

Nel 2019 e nel 2020 l’innovazione in Europa e in Italia ha assunto forme e dinamiche diverse.

A livello europeo, E4 è un membro della European Processor Initiative. L’European Processor Initiative (EPI) è un progetto attualmente in corso nella prima fase dell’Accordo Quadro di Partenariato firmato dal Consorzio EPI con la Commissione Europea, il cui scopo è di progettare e implementare una roadmap per una nuova famiglia di processori e acceleratori europei a basso consumo per elaborazione su scala estrema, analisi ad alte prestazioni di big data ed essere preparati alle necessità di una gamma di applicazioni emergenti.
L’obiettivo della EU è quello di favorire la creazione di un ecosistema genuinamente europeo di calcolo ad alte prestazioni e big data, in grado di competere a livello mondiale e costruito su tre sistemi di calcolo pre-exascale e due sistemi di calcolo exascale, con l’obiettivo di collocare quest’ultimi nei primi posti della classifica TOP500. Un simile processore aiuterebbe a promuovere un ecosistema HPC in grado di sviluppare nuove tecnologie europee come i processori e gli acceleratori a basso consumo per applicazioni HPC. Il consorzio EPI è stato selezionato e si è proceduto alla firma di un accordo con la Commissione Europea e alla pianificazione della prima fase di sviluppo.

Il progetto EPI:
• ha una tabella di marcia per l’intera durata dell’iniziativa con milestones e punti di sincronizzazione
• ha l’obiettivo di sviluppare la prima generazione di tecnologie attraverso un approccio di co-design (IP per processori HPC general-purpose e per acceleratori, stack per software di sistema e security, schede)
• il tape-out del processore di prima generazione che integra gli IP sviluppati avrà luogo nel 2021
• questo chip sarà validato in un contesto HPC utilizzando una piattaforma dimostrativa.

Il progetto mira a fornire un processore ad alte prestazioni e basso consumo, implementando istruzioni vettoriali e acceleratori specifici con accesso alla memoria a larghezza di banda elevata. Il processore EPI soddisferà anche elevati requisiti di sicurezza e affidabilità. Ciò sarà ottenuto mediante un uso intensivo della simulazione, lo sviluppo di uno stack software completo e il tape-out secondo le tecnologie di processo per semiconduttori più avanzato. EPI fornirà un chip competitivo in grado di soddisfare efficacemente i requisiti dei mercati HPC, AI, automobilistico e delle infrastrutture IT ad alta affidabilità.

Questa proposta è il risultato dei piani strategici europei per sostenere la prossima generazione di infrastrutture informatiche e di dati, poiché gli sforzi dell’UE sono ora finalizzati alla creazione di EuroHPC Joint Undertaking, un’entità giuridica e di finanziamento che consentirà la condivisione delle risorse dell’Unione e nazionali sull’High-Performance Computing per acquisire, costruire e distribuire in Europa i supercomputer più potenti del mondo.

Al fine di guidare questi sforzi, il progetto EPI è considerato uno dei cardini di questo piano strategico: riunisce 27 partner da 10 paesi europei per sviluppare il processore e garantire che la competenza chiave del design di chip di fascia alta rimanga in Europa. Gli scienziati e l’industria europei potranno accedere a livelli eccezionali di prestazioni di calcolo ad alta efficienza energetica.
Grazie alla partecipazione a EPI, E4 ha accesso diretto al microprocessore di prima generazione (nome in codice Rhea) e al Test Chip, la prima implementazione dell’acceleratore EPI.

A seguito della partecipazione all’accordo quadro di partenariato sulle tecnologie europee dei processori a basso consumo, E4 è attualmente membro del consorzio per la seconda fase (Fase 2) di progettazione e sviluppo di processori europei a basso consumo e tecnologie correlate per scalabilità, big data ad alte prestazioni, intelligenza artificiale e applicazioni emergenti, in conformità con la roadmap di ricerca definita nel rispettivo FPA.

In particolare, la proposta di Fase 2 si basa sui risultati della Fase 1 della European Processor Initiative (EPI) e dovrebbe coprire i seguenti argomenti:

Sviluppo della seconda generazione di unità del sistema di elaborazione per scopi generali a bassa potenza. L’obiettivo è:

• generare i requisiti funzionali e non funzionali (utilizzando benchmark HPC rappresentativi per i big data, per specifiche di applicazioni emergenti (nel settore automobilistico per esempio) e puntando alla massima efficienza energetica e affidabilità;
• progettare l’architettura delle unità del sistema di elaborazione;
• verificare, convalidare, testare e attivare le unità del sistema di elaborazione;
• sviluppare il firmware e il software di sistema necessari sfruttando, per quanto possibile, gli sforzi e le soluzioni open source.
  

Sviluppo della seconda generazione delle unità per l’accelerazione delle applicazioni di elaborazione a bassa potenza. L’obiettivo è:

• generare i requisiti funzionali e non funzionali (utilizzando benchmark HPC rappresentativi per i big data e per applicazioni emergenti) e progettare la loro architettura per accelerare specifiche applicazioni HPC e big data, comprese applicazioni edge e embedded e altre applicazioni emergenti.
  Le applicazioni devono avere un volume potenziale elevato. Le unità di elaborazione saranno realizzate come componenti indipendenti, sistemi di collaborazione distribuiti o blocchi IP, e includeranno approcci hardware RISC-V autonomi per acceleratori con connettività non limitata alle unità di elaborazione EPI, indirizzando un gran numero di aree applicative. Ovviamente, è necessario interfacciarsi con lo sviluppo del processore al fine di ottenere la massima interoperabilità (inclusa l’interfacciamento del blocco IP) e la sincronizzazione della roadmap.
  

Convalida della prima generazione di unità del sistema di elaborazione a bassa potenza sviluppata nella Fase 1 (e nella Fase 2). L’obiettivo è:

• finalizzare il firmware richiesto e il software di sistema sfruttando, per quanto possibile, iniziative e soluzioni open source;
• sviluppo e integrazione di schede/blade e testbench per dimostrare le unità di elaborazione e gli acceleratori sviluppati nella Fase 1 (e Fase 2) di EPI attraverso il porting di set rappresentativi di kernel reali per le applicazioni scelte. Questa fase includerà anche l’integrazione e l’interconnessione dell’ecosistema hardware EPI con altri approcci.
  

Supporto per una piattaforma comune di sviluppo hardware e software a diversi tipi di processori e acceleratori. Questa piattaforma sarà accessibile da un’ampia gamma di terze parti potenzialmente interessate. l’obiettivo sarà diretto verso la ottimizzazione dell’ecosistema e la tempestiva dell’adozione da parte degli utenti della tecnologia del processore e dell’acceleratore sviluppata nelle fasi 1 e 2 di EPI.

E4 contribuisce attivamente alla realizzazione degli obiettivi generali e specifici di EuroHPC JU.

1. Rafforzare la leadership scientifica nonché la competitività e il potenziale di innovazione dell’industria europea, contribuendo a un ecosistema di aziende produttrici di sistemi HPC a livello exascale nell’ambito di una economia sostenibile in Europa e garantendo l’autonomia tecnologica europea in questo campo;
2. Fornire all’industria europea un vantaggio competitivo nella tecnologia dei processori con il potenziale per un’ampia gamma di applicazioni, dall’ingegneria alla scienza e dalla biomedicina all’automotive, alla produzione, alla finanza e ai settori emergenti dei big data e dell’edge computing;
3. Sfruttare le iniziative sulle tecnologie di elaborazione a bassa potenza europee (in particolare l’iniziativa europea per i processori) e contribuire alla realizzazione di future architetture di sistemi exascale basate su tali tecnologie;
4. Creazione, promozione e sfruttamento del potenziale della IP europea;
5. Disponibilità di una famiglia di prodotti di fascia alta, affidabili e generici adatti a soddisfare le esigenze di potenziali clienti.

Grazie alla sua partecipazione alla seconda fase di EPI, E4 avrà accesso al processore di seconda generazione (nome in codice CRONOS) e all’EPAC (European Processor Accelerator), la prima implementazione di livello industriale dell’acceleratore EPI. E4 è anche responsabile dello sviluppo di una famiglia di prototipi (sistemi di pre-produzione) basati sul design della scheda di riferimento EPI e della progettazione di un server perimetrale di fascia alta per applicazioni esigenti.

Oltre alla partecipazione alla prima e alla seconda fase di EPI, E4 è membro dei seguenti consorzi creati per soddisfare i requisiti di esigenze specifiche all’interno delle richieste EuroHPC JU 2019.

ADMIRE: ADMIRE consentirà di aumentare sostanzialmente il throughput dei sistemi HPC e le prestazioni delle singole applicazioni – e di conseguenza diminuire il consumo di energia – sfruttando i livelli di storage a livello di nodo locale attraverso connessioni veloci ed efficienti dal punto di vista energetico attraverso nuove tecnologie europee -sistemi di immagazzinamento ad hoc e memorizzazione di dati in transito/in situ. Un prototipo integrato e operativo sarà convalidato e dimostrato con diverse applicazioni di casi d’uso pertinenti a vari domini, tra cui clima/meteo, scienze della vita, fisica, telerilevamento e apprendimento profondo.

MAELSTROM: MAELSTROM svilupperà l’architettura di supercalcolo europea del futuro e consentirà alla comunità Weather and Climate (WC) di fare un uso efficiente delle nuove funzionalità di Machine Learning (ML) sui supercomputer exascale. MAELSTROM implementerà un ciclo di co-progettazione che riunirà progettisti di sistemi, esperti di ML e scienziati del dominio WC per sviluppare progetti di sistemi di elaborazione, un framework software e applicazioni ML su larga scala personalizzate per la scienza WC.

LIGATE: la disponibilità di potenti risorse di calcolo, nuovi modelli numerici per le simulazioni e intelligenza artificiale aumentano l’accuratezza e la prevedibilità del CADD (Computer-Aided Drug Design), riducendo i costi e il tempo per la progettazione e la produzione di nuovi farmaci. LIGATE mira a integrare e co-progettare i migliori componenti open source europei insieme a IP proprietari (e europei) il cui sviluppo è già stato co-finanziato da precedenti progetti H2020 per mantenere la leadership mondiale sulle soluzioni CADD, che sfruttano oggi supercomputer e domani risorse exascale, promuovendo la competitività europea in questo campo. La soluzione LIGATE, consente in un flusso di lavoro completamente integrato di fornire il risultato di una campagna di progettazione di farmaci con la massima velocità e la massima precisione; implementando ulteriormente l’auto-tuning dei parametri delle soluzioni per soddisfare i vincoli di tempo e risorse.

exaFOAM: questo progetto si concentra sulla transizione della dinamica dei fluidi computazionali (CFD) dalle sue attuali prestazioni vicine alla petascale verso l’implementazione exascale, comprendendo e superando le attuali limitazioni negli algoritmi e nei processi di sviluppo. In questo modo exaFOAM consoliderà la posizione delle organizzazioni europee all’avanguardia nello sfruttamento della CFD per esigenze ingegneristiche in materia di efficienza energetica, sicurezza, ambiente e comfort. Alcuni obiettivi sono: (1) valutare gli attuali principali colli di bottiglia nella CFD tradizionale; (2) identificare e realizzare miglioramenti dell’algoritmo per migliorare la scalabilità HPC; (3) Fornire un set di strumenti completo per misure di prestazioni e scalabilità su tutte le versioni di piattaforma HPC; (4) Dimostrare miglioramenti in termini di prestazioni e scalabilità.

REGALE: L’obiettivo di REGALE è spianare la strada alle applicazioni HPC di prossima generazione verso i sistemi exascale. Per ottenere ciò, REGALE definisce un’architettura aperta, costruisce un sistema prototipo e incorpora in questo sistema un’adeguata sofisticazione per dotare i sistemi di supercalcolo dei meccanismi e delle politiche per un utilizzo efficace delle risorse e l’esecuzione di applicazioni complesse. L’architettura e il prototipo REGALE saranno co-progettati considerando sia applicazioni HPC di ultima generazione che di prossima generazione, massimizzandone in questo modo l’applicabilità.

La partecipazione a questi progetti si tradurrà in prodotti e soluzioni solidi, testati ed efficaci da aggiungere al portafoglio di E4, rafforzando l’approccio di E4 di sviluppare e fornire prodotti e soluzioni per soddisfare le esigenze dei propri clienti.

“E4 è un fornitore affermato di prodotti e soluzioni caratterizzati da funzionalità solide e testate che sono connotate da un chiaro vantaggio innovativo”, afferma Cosimo Gianfreda, CTO di E4. “La partecipazione a EPI e ai progetti JU EuroHPC è doppiamente efficace: da un lato, E4 porta la sua esperienza approfondita su ciò di cui i clienti hanno bisogno per avere successo nella loro attività, e dall’altro ha accesso diretto alla tecnologia sviluppata nell’ambito di questi progetti”.