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STORIA DELL'INFORMATICA
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CASPUR - Consorzio interuniversitario per le Applicazioni di Supercalcolo Per l’Università di Roma

Nico Sanna

INDICE

 

Introduzione

Tutto nacque da un’iniziativa dell’allora Ministro Prof. Antonio Ruberti che, per stimolare lo sviluppo delle tecnologie informatiche nella ricerca italiana, mise a bando 50 miliardi di lire da destinare a progetti che favorissero l’utilizzo delle tecnologie dell’informazione. Uno di questi progetti fu il progetto NIC-Italia (Numeric Intensive Computing) che prevedeva l’acquisto e la gestione di un IBM 3090 600J 6VF, allora tra le più potenti macchine di calcolo, nonché l’impegno ad avviare le necessarie procedure per la costituzione di un Consorzio in grado di sostituire l’iniziale accordo di convenzione. 

La convenzione che diede vita al progetto fu firmata il 2 Marzo 1989 dalle Università di Roma Sapienza e Tor Vergata, dell’Aquila, Bari, Lecce, Cagliari e dagli Enti di Ricerca CNR, ENEA e INFN. Il progetto, guidato da un Comitato presieduto dal Prof. Franco Gianturco con la gestione operativa del CICS – Sapienza (Centro Interdipartimentale di Calcolo Scientifico), coordinato dalla Prof.ssa Mirella Schaerf e con la direzione tecnica del Prof. Enzo Valente dell’INFN, proseguì per i previsti 3 anni, al termine dei quali fu deciso di dar vita a un Consorzio Interuniversitario (il CASPUR) al quale però aderirono solo  le Università Sapienza di Roma, quelle di Lecce, di Bari ed il neonato Politecnico di Bari. Gli Enti di Ricerca, in quegli anni, non potevano partecipare a un Consorzio Interuniversitario finanziato dal MURST, ma l’INFN e l’ENEA, stipulando convenzioni con il CASPUR, hanno sempre contribuito alla gestione tecnica del Consorzio partecipando ai lavori del Comitato Tecnico Scientifico. 

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Il consorzio CASPUR

Gli immediati obiettivi del Consorzio furono: -mantenere adeguate le risorse di calcolo per soddisfare le esigenze delle Università del Centro-Sud, -rispettare l’impegno preso con la convenzione di non disperdere il notevole patrimonio di macchine e soprattutto di competenze accumulato nei tre anni. 

Il Consorzio, sin dalla nascita, oltre a perseguire questi obiettivi dovette affrontare due gravi problemi: l’uno finanziario e l’altro tecnologico. 

Il progetto NIC, dopo la prima fase di ingenti spese per l’acquisto del calcolatore centrale, aveva ricevuto un finanziamento annuo dal Ministero. Le Università partecipanti ritenevano di essere state molto serie perché al termine del progetto avevano costituito un Consorzio per non mandare perse le risorse impegnate, l’esperienza fatta e le competenze acquisite. Sembrava naturale che i finanziamenti continuassero ma non fu così. Per ottenere contributi dal Ministero ci voleva il riconoscimento della personalità giuridica, che, però, tardava ad arrivare. In realtà, sembra mancasse la volontà politica di far crescere il Consorzio: in Italia esistevano già due consorzi interuniversitari per il calcolo e il Ministero, ritenendone sufficiente uno solo, non vedeva l’utilità di passare da due a tre per poi tornare a uno solo. Erano state assunte già alcune persone, numerosi erano i borsisti che frequentavano il Consorzio raggiungendo importanti risultati e l’entusiasmo profuso per questa avventura era stato grande. Si era dimostrato che anche in Italia era possibile lanciare una nuova iniziativa che funzionasse, e bene. Dopo molte incertezze si decise di non deliberare lo scioglimento del Consorzio e fu una decisione saggia; infatti alla fine dell’anno 1996 la situazione si stabilizzò: si ottenne il riconoscimento della personalità giuridica, il Ministero promise un finanziamento per il 1996 che venne poi effettivamente erogato, anche se inferiore all’ipotesi iniziale; da quel momento in poi i finanziamenti ministeriali assunsero un carattere stabile e crescente, fino alla grave crisi degli ultimi anni. I Consorzi nazionali per il calcolo erano così diventati tre (CASPUR, CILEA, CINECA). 

Dopo che il CASPUR fu costituito, oltre alle quattro università che fondarono il consorzio, altre università hanno aderito insieme con il Ministero per l’Istruzione, l’Università e la Ricerca (MIUR). Nel 1994 aderiva l’Università degli Studi Roma Tre. Quindi, nel 2001 l’Università degli Studi della Tuscia e nel 2003 il neo-nato IUSM (ora diventato Università degli Studi “Foro Italico”), l’Università degli Studi di Foggia e quella di Roma Tor Vergata. Una espansione veloce, il cui valore è accresciuto dalla presenza dell’Università degli Studi di Catania e della Scuola Normale Superiore di Pisa che hanno aderito al Consorzio nel 2011.

La situazione della tecnologia del calcolo era molto cambiata dal 1989: c’era sfiducia nell’utilità dei centri di calcolo accompagnata da una eccessiva fiducia nelle possibilità delle stazioni di lavoro individuali. Non pochi ricercatori delle Università consorziate considerarono assurdo far crescere un nuovo Centro di Calcolo: per risolvere i loro problemi ritenevano sufficiente la workstation sotto la scrivania. Ma non fu così, perché: • l’inventiva dei ricercatori andò oltre le risorse tecniche disponibili; • era imminente e inevitabile lo sviluppo del calcolo parallelo, con tutte le relative difficoltà di gestione; • i ricercatori non sapevano assicurare una efficiente gestione neppure delle loro workstation. 

Un Consorzio, però, non poteva continuare a essere solo il gestore di una sala macchine e un semplice erogatore di ore di calcolo. Si definì così un ruolo diverso rispetto al passato: • ammodernamento continuo delle risorse di calcolo, in modo che fossero sempre tecnologicamente avanzate, anche se non necessariamente allineate alle ultime offerte della tecnologia; • diversificazione dei mezzi di calcolo perché l’utente potesse trovare quello più vicino alle proprie esigenze; • servizi di sostegno al calcolo e alla gestione anche per le macchine degli utenti. Tuttavia ciò non bastava: era anche necessaria la capacità di comprendere i problemi dei ricercatori e di fornire loro supporto di alto livello. Il consorzio ha così sviluppato un settore “applicazioni” vicino alle esigenze dell’utenza capace di offrire assistenza a fronte della rapida innovazione delle tecnologie di calcolo, anche collaborando alle attività di revisione, ottimizzazione e parallelizzazione dell’esistente software utente. Il risultato è che il CASPUR è divenuto un significativo centro di competenze anche nella Computational Science e un riferimento per la promozione dell’utilizzo avanzato dell’ICT nella ricerca.

Successivamente, anche per ragioni di bilancio e a seguito di investimenti fatti per accrescere e sviluppare le proprie competenze anche in settori non strettamente legati al calcolo scientifico, il Consorzio è diventato un prezioso centro di competenza al servizio delle Università, del MIUR e della PA, sia centrale che locale (sistemi di rete internet, specifici sistemi informativi universitari e del Ministero, editoria elettronica ed emeroteche virtuali, applicazioni web per il supporto di attività didattiche, formazione degli utenti di sistemi informativi, formazione degli utenti delle risorse di calcolo, compreso l’High Performance Computing,….).

Si è inoltre ritenuto compito istituzionale del consorzio promuovere l’uso delle tecnologie e dei metodi del calcolo scientifico in tutte le attività di ricerca: allo scopo vennero istituiti dei bandi che mettevano a disposizione ore di calcolo gratuite cui si accedeva con progetti di ricerca che venivano valutati da apposite commissioni di esperti. Oltre al tempo macchina, venne offerta consulenza tecnico-scientifica per progetti di ricerca avanzata nelle scienze computazionali, soprattutto in settori tradizionalmente lontani da queste tecnologie

A distanza di una ventina d’anni dalla sua costituzione, va quindi riconosciuto che il grande patrimonio del CASPUR, per tutte queste attività svolte con notevole successo, è diventato soprattutto l’importante somma di competenze del suo personale, oltre che la struttura dei servizi di supercalcolo offerti.

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Alcuni dati sui servizi offerti dal CASPUR

È possibile riassumere lo sviluppo dei mezzi di calcolo e delle competenze del CASPUR dal 1992 al 2012 con alcuni dati: 

  • la potenza dei mezzi di calcolo installati è passata da 0,8 Gflops a più di 30.000 Gflops, la capacità di memoria dei dischi da 250 Gbyte a qualche milione di Gbyte;
  • la promozione dell’utilizzo avanzato dell’ICT nella ricerca ha riguardato soprattutto i settori della fisica delle alte energie, della chimica, della matematica, della fluidodinamica; a questi si sono poi aggiunti quelli della scienza dei materiali e della terra, della dinamica molecolare e della bioinformatica. Il consorzio, oltre all’assistenza nell’uso delle macchine, ha assegnato ore di calcolo gratuite a richieste che andavano fino ad un massimo di centomila ore (richieste standard) e ad altre richieste con esigenze maggiori fino ad un massimo di un milione di ore per progetto: il numero di progetti di tipo standard è passato da 60 nel 2007 fino a 160 nel 2012, per un totale di circa 700 progetti che complessivamente richiedevano più di 60 milioni di ore di calcolo, in pratica soddisfatti per circa il 75%. Ha inoltre finanziato borse di studio e di dottorato. Il numero di pubblicazioni scientifiche fatte dagli utenti che hanno svolto ricerche basate sull’utilizzo delle risorse di supercalcolo del consorzio è passato da circa 50 nel 2005 a oltre 200 nel 2011. 
  • la partecipazione del Consorzio, in collaborazione con le Università e Enti di ricerca nazionali, a numerosi progetti di ricerca europei e nazionali.
  • come Centro di Competenza al servizio dell’Università e del MIUR la partecipazione alla realizzazione del sistema informativo universitario e della rete di interconnessione delle varie sedi dell’Università di Roma Tre, della rete metropolitana dell’Università di Bari, delle reti e dei sistemi di sicurezza e accesso delle Università La Sapienza e Foro Italico, dell’editoria elettronica ed emeroteca virtuale CIBER utilizzata da circa 600.000 tra docenti, ricercatori, tecnici, studenti delle 27 Università aderenti, del sistema SCRIPTA per l’erogazione e la valutazione delle prove di ammissione ai corsi di laurea utilizzato da più di 15 Università, del sistema GOMP per la pianificazione e gestione dell’offerta formativa dell’Università e della carriera didattica dello studente, del sistema SOUL per la gestione dei tirocini pre e post laurea. Dal 1997, con l’apertura della sede in piazzale Kennedy, il Consorzio ha partecipato alla progettazione, implementazione e gestione delle infrastrutture informatiche di servizio all’Amministrazione e di quelle di rete del Ministero, cui venne affiancata l’attività di formazione informatica di base di tutti i suoi funzionari; da allora la collaborazione con il Ministero si è potenziata su diverse linee progettuali e diversi ambiti tematici (ad esempio alcuni servizi sono: SSPWEB per il monitoraggio dei servizi erogati dalle scuole di specializzazione di Psicoterapia, CUSWEB per il monitoraggio delle infrastrutture e l’erogazione di fondi ai Centri Universitari Sportivi, la collaborazione con l’Ufficio Statistico per un portale di comunicazione a supporto del PON Ricerca e Competitività).
  • come Centro di Competenza al servizio della PA sia centrale che periferica la collaborazione con il Comune di Roma per lo sviluppo della rete civica, precursore dell’infrastruttura di rete ProvinciaWiFi per combattere il digital divide e favorire l’accesso a Internet e traino per altre Amministrazioni (attualmente 10 tra Comuni, Province e Regioni usano il sistema sviluppato dal CASPUR) e apripista per Free Italia WiFi, rete federata nazionale di accesso gratuito a Internet; la collaborazione con il Policlinico Umberto 1° di Roma per l’infrastruttura di rete ospedaliera; la collaborazione con la Presidenza del Consiglio dei Ministri per lo sviluppo dell’infrastruttura di rete e del sistema informativo; la collaborazione con la Commissione per le adozioni internazionali, con il Dipartimento della Funzione Pubblica, con la Camera dei Deputati, con il Ministero per le Politiche Agricole, dove il Consorzio è stato il riferimento per i processi di trasferimento e innovazione tecnologica sia per le reti che per le applicazioni web.
  • come punto di riferimento per la formazione di base e specialistica nel campo delle nuove tecnologie dell’informazione si citano la Scuola Estiva di Calcolo Avanzato e un ampio calendario di corsi intensivi sia per il calcolo scientifico sia per la gestione di infrastrutture al elevato contenuto tecnologico (9000 persone hanno seguito i corsi di formazione di base, 1000 studenti hanno frequentato gli oltre 60 corsi specialistici)
  • come centro di gestione di sistemi tecnologici si cita NaMeX (Nautilus Mediterranean eXchange point), punto di intescambio tra Internet Server Providers (ISP), cresciuto fino ad una cinquantina di consorziati e una frequenza di scambi di 16 Gbps

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Sviluppo del Consorzio

Partito con meno di dieci dipendenti, il Consorzio aveva ultimamente un organico di circa duecento persone. Ospitato inizialmente in due stanze del Centro Interdipartimentale di Calcolo Scientifico (CICS) dell’allora Università di Roma “La Sapienza”, il CASPUR nel 2013 risiedeva in un immobile di sua proprietà e aveva due unità operative, sempre a Roma (presso il Policlinico Umberto I e presso il MIUR), alle quali nel 2011 si è aggiunta la sede di Bari. Il percorso di crescita del Consorzio non è stato, tuttavia, solo organizzativo. Partito con un sistema di calcolo con otto CPU e pochi GigaByte di spazio disco, il CASPUR possedeva nel 2013 un’infrastruttura HPC di diverse migliaia di CPU e un’infrastruttura di storage Enterprise di più di un PetaByte. Dai pochi dipendenti necessari a fornire servizi di calcolo scientifico a poche decine di gruppi di ricerca, si è arrivati a costituire un solido gruppo di specialisti HPC e di scienza computazionale che, oltre a supportare quasi trecento gruppi di ricerca e fornire ogni anno formazione a quasi cinquecento ricercatori, ha partecipato attivamente a più di quaranta progetti di ricerca nazionali ed europei, svolgendo anche attività di technology transfer verso l’industria. I pochi tecnologi necessari a supportare i servizi IT accessori di un centro di calcolo sono diventati un folto gruppo che offriva servizi ICT avanzati a Università e Pubbliche Amministrazioni, dalla progettazione e gestione di infrastrutture informatiche complesse a servizi di Cloud, Disaster Recovery e Business Continuity. La collaborazione con il Policlinico Umberto I sull’IT ospedaliera, iniziata con un gruppo di dieci persone, vedeva coinvolto nel 2013 un team di quasi quaranta addetti. Dalle prime applicazioni del web, nate un anno prima della costituzione del Consorzio, si è giunti a fornire servizi di Editoria Elettronica e Open Access a più di trenta atenei. Dai primi sistemi informativi e applicazioni gestionali, come quello citato a supporto delle adozioni internazionali per la Presidenza del Consiglio dei Ministri, si è giunti a realizzare sistemi avanzati di pubblicazione e raccolta di informazioni via web e di Data Warehousing e Business Intelligence per MIUR e MiBAC. Parallelamente, in ambito universitario, si è passati da attività di consulenza tecnologica allo sviluppo di applicazioni sofisticate come la citata piattaforma SOUL per l’impiego dei laureati e il citato servizio SCRIPTA per la realizzazione delle prove di accesso. Anche le attività di gestione della rete interna si sono sviluppate enormemente, dalla progettazione di reti metropolitane di ateneo a quella di reti della ricerca in paesi emergenti, dalla sperimentazione di Internet per il Comune di Roma allo sviluppo di una soluzione integrata per l’accesso gratuito wireless a Internet per i cittadini della Provincia di Roma, replicata, con costi di assoluta efficienza, in molte Pubbliche Amministrazioni locali italiane. Insieme al personale, alle attività e alla complessità delle infrastrutture sono cresciute le difficoltà di gestione, ivi comprese quelle legate alla necessità di garantire nel tempo livelli di qualità certificati. Nuove sfide andranno affrontate, come quelle derivanti dal calo dei finanziamenti e dall’esigenza crescente che gli attori italiani nel calcolo ad alte prestazioni, in coordinamento con CRUI e MIUR, facciano sistema, come avviene negli altri Paesi europei. A questa esigenza nazionale ha dato risposta il MIUR nel luglio del 2013 facendo confluire CASPUR (e CILEA) nel consorzio CINECA divenuto così il referente nazionale per il calcolo ad alte prestazioni e uno dei maggiori centri europei di supercalcolo.

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Presidenti e Direttori del Consorzio

Presidenti   

Filippo Sabetta 1992-2003 
Franco A. Gianturco 2003-2006 
Alberto Miola 2006-2013
 
Direttori
 
Romano Bizzarri 1992-2006
Francesco Proietti 2006-2013
 
 
 
System Year Top500 Rank Vendor Cores CPU/GPU RMAX (GFLOP/S) RPEAK (GFLOP/S) 
IBM 3090/600J-VF 1992   IBM 8   0.8
Cluster Alpha EV4 1993/4   DIGITAL 8   1.2
SP2 Power2 1995   IBM 8    
Sistema APE100 1996   QUADRICS 32   1.5
AS4100/ES40 EV5/6 1997/9   DIGITAL 48   45
ES3500/4500 SparcII 2000   SUN 22   15
SP3 Power3 2001   IBM 64 70.6 96 (1)
SP3 Power3 2002   IBM 128 138 192 (2)
SP3 Power4 2003   IBM 128   403
NEC SX-6+ 2004   NEC 8   80
GS1280 Alpha EV7 2005   COMPAQ 32   74
SP5 Power5 2006   IBM (21*8)   1190
Cluster Matrix AMD 2008   CLUSTERVISION 3072 13600 17338 (3)
Cluster Jazz 2010   HP/NVIDIA 496/[32] 23038 32000 (4)
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1Top500 2001/06: rank 480

2Top500 2002/06: rank 469

3Top500 2008/11: rank 459

4LitteGreen500 2010/11: rank 5