Il quarto computer più potente del mondo è stato inaugurato ieri a Bologna alla presenza del presidente della Repubblica, Sergio Mattarella. Gigante hitech ben diverso dai pc con cui siamo soliti confrontarci tutti i giorni. Leonardo, così è stato battezzato in onore del genio fiorentino, è infatti caratterizzato da un datacenter distribuito su un’area di settecento metri quadrati, file di armadi e scaffali, per un totale di 340 tonnellate di materiale altamente tecnologico, pronto a divorare dati e informazioni a velocità mai viste prima. Ne beneficeranno gli istituti di ricerca e le università italiane; in parte, gli studiosi dei principali atenei europei. Il coordinamento del supercomputer è affidato a Cineca, consorzio interuniversitario comprendente 69 università italiane, 2 ministeri, 27 istituzioni pubbliche nazionali. L’inaugurazione presso il Tecnopolo di Bologna avviene all’indomani della conferenza SC22, l’incontro più importante a livello internazionale nell’ambito dell’high performance computing; tenutasi a Dallas il 14 novembre. Diverrà ufficialmente operativo nella primavera del 2023. E baserà la sua azione su due moduli di calcolo specifici, in grado di risolvere operazioni interdette alla mente umana. Ripercussioni positive nel campo della medicina e dell’intelligenza artificiale. Il supercomputer aiuterà gli scienziati ad approfondire tematiche sociali e ambientali, confrontandosi con bioingegneria, climatologia e previsioni del tempo, farmaci di nuova generazione. Potrà aiutare a valutare nuove fonti di energia, e così tentare di soddisfare un’umanità sempre più in crisi in questo campo. Diverranno invece operazioni di routine l’utilizzo di veicoli autonomi, il riconoscimento facciale, le applicazioni chimiche e biochimiche in ambito ingegneristico e industriale. Non è la prima volta che si parla di supercomputer. Nel 2018 la notizia di Summit, progettato dallo US Department od Energy’s Oak Ridge National Lab, nel Tennessee. In grado di compiere duecento milioni di miliardi di calcoli al secondo, grande come due campi da tennis. Summit ha contribuito alla lotta al Covid, con l’individuazione di sostanze chimiche potenzialmente capaci di contrastare le infezioni e l’attitudine dei virus a riprodursi sfruttando il DNA delle cellule. Attualmente sta ottenendo risultati importanti nella lotta alle malattie neurodegenerative, con l’identificazione di molecole spia, che anticiperebbero di anni il morbo di Alzheimer. Anche la Cina in prima linea nello sviluppo di macchine sempre più complesse ed efficaci. Il National Reserach Center of Parallel Computer Engineering and Technology (NRCPC), ha realizzato un modello di intelligenza artificiale assimilabile alla fisiologia del cervello umano. Computer che imita l’azione delle sinapsi dell’uomo, capaci di traghettare ed elaborare informazioni, idee e pensieri, basandosi sulla depolarizzazione della membrana cellulare, e sull’impiego dei neurotrasmettitori. La ricerca non si ferma qui. In programma anche l’affinamento dei cosiddetti computer quantistici, basati sulla comprensione dell’infinitamente piccolo, leggi che governano il misterioso moto degli atomi e sembrano sfuggire a ogni logica quotidiana (nonché alle teorie einsteniane). I primi risultati nel 2019, con la possibilità di far compiere a un supercomputer un calcolo da 10mila anni in dieci secondi. Il primo computer quantistico è stato inaugurato a febbraio del 2019 da IBM. Il sistema si basa sui cosiddetti qubit, bit quantistici che operano sfruttando modalità completamente nuove di elaborazione delle informazioni. Niente a che vedere con l’informatica classica, qui il parametro di riferimento è infatti la fisica. Non per niente il primo a immaginarne uno fu Richard P. Feynmann, fra i più geniali scienziati del Novecento, Nobel per la fisica nel 1965.
venerdì 25 novembre 2022
venerdì 29 luglio 2022
Allarme razzo cinese
Occhi puntati verso l’alto per intercettare la caduta del razzo Lunga Marcia 5B, lanciato dai cinesi il 24 luglio dalla base spaziale di Wenchang, presso l’isola di Hainan. Il 30 luglio è previsto il rientro, ma è impossibile al momento declinare ora e luogo dell’impatto. Un gigante spaziale alto 18 metri e pesante 25 tonnellate, destinato a raggiungere la stazione orbitale cinese. Trasporta il secondo modulo della Tiangong (questo il nome della futura base), undici missioni fra il 2021 e il 2023 per completare l’opera e rafforzare il lavoro della ISS (Stazione spaziale internazionale). C’è però, come è già accaduto nel 2020 e nel 2021, il problema del rientro del veicolo spaziale; che avviene in modo incontrollato. Non si vogliono sollevare inutili allarmismi, ma il mondo dell’ingegneria spaziale insorge, puntualizzando il rischio globale di vedersi cadere in testa da un momento all’altro frammenti di un razzo lanciato da Pechino. Problema di oggi, prevedibilmente di tutte le future azioni spaziali dell’impero del Dragone; e in generale dell’incredibile massa di detriti che ruota intorno alla Terra dal 1958, anno di lancio del primo satellite USA. Interpellato a riguardo, Bill Nelson, amministratore della NASA, ha detto chiaramente che “la Cina non sta rispettando gli standard di responsibilità per quanto riguarda i detriti spaziali”. Di solito i razzi per le manovre spaziali sono composti da due stadi distinti. Il primo serve a garantire il decollo del materiale da lanciare in orbita; il secondo è quello destinato a raggiungere la meta. Il primo stadio, di solito, viene guidato alla caduta in mare aperto, scongiurando qualunque pericolo. E si tratta quasi sempre di oggetti molto piccoli. Nel caso del Lunga Marcia 5B la situazione è più complessa. Un lanciatore pesante, capace di trasportare fino a 20.000 chilogrammi di materiale, ma composto da un solo stadio e da un’ogiva tale da ospitare senza problemi i grossi moduli della stazione cinese. Non si era mai presentata un’emergenza simile. Al termine dell’operazione il razzo rimarrà in orbita a circa 350 km dalla superficie terrestre. Le dinamiche gravitazionali lo faranno precipitare, dove e quando non si sa, perché non c’è possibilità di riattivare i motori. Peraltro, per via delle grandi dimensioni del lanciatore, la fisica vacilla, non si è in grado di calcolare la sezione d’urto con l’atmosfera, né la rotazione del mezzo; parametri indispensabili per comprendere la traiettoria di un corpo sparato nello spazio. “E’ fondamentale che la Cina, come tutte le nazioni impegnate nei viaggi spaziali, agiscano in modo responsabile e trasparente”, va avanti Nelson, “per garantire la sicurezza, la stabilità e la sostenibilità a lungo termine delle attività astronomiche”. Certezze? Poche, ma si possono fare previsioni. Al momento il punto di impatto dovrebbe riguardare l’area geografica dell’Oceano Pacifico settentrionale. Nessun pericolo per città e paesi. Come nel 2020, coinvolto l’Oceano al largo della coste occidentali dell’Africa; e nel 2021, quello Indiano. Parte della struttura spaziale, per via dell’attrito atmosferico, brucerà, ma destano preoccupazione una decina di tonnellate di detriti che potrebbero raggiungere il suolo. Timore che si ripresenterà puntuale in occasione del futuro lancio del terzo modulo necessario all’avvio della stazione spaziale. Percentuali di impatto in una zona densamente abitata? Comunque e per fortuna molto basse. Nel 2021, durante il rientro del Lunga Marcia 5B, furono dello 0,000000005%, vale a dire 1 su 169,8 milioni. Basterà ad assicurarci sogni tranquilli?
sabato 16 luglio 2022
Il telescopio del futuro
Parole cariche di entusiasmo quelle espresse ieri dal presidente degli USA Joe Biden, all’indomani della prima immagine dallo spazio fornita dal James Webb Space Telescope (JWST). “E’ un momento storico per la scienza e la tecnologia, per l’astronomia e l’esplorazione spaziale. Ma anche per l’America e tutta l’umanità”. Un gruppo di galassie lontanissime, brillanti e affascinanti, raccontano una nuova pagina dell’esplorazione spaziale, mondi mai osservati, i primi a essersi formati subito dopo l’esplosione del Big Bang. Con Joe Biden ci sono Kamala Harris, vicepresidente degli Stati Uniti d’America e il capo della Nasa, Bill Nelson, che aggiunge: “Saremo finalmente in grado di rispondere a domande che ancora non sappiamo formulare”. Non un gioco di parole, ma la consapevolezza che il telescopio James Webb è un miracolo dell’ingegneria, capace di indagare angoli dell’universo fino a oggi imperscrutabili. Per risalire alla vera natura dei buchi neri, ai processi che portano alla formazione dei pianeti, alle caratteristiche delle galassie nate più di tredici miliardi di anni fa. La nitidezza dei particolari, colori e profili degli ammassi stellari, che con gli altri strumenti a nostra disposizione non siamo ancora riusciti a decifrare.
Il telescopio James Webb è all’inizio
del suo lavoro, e nel corso dei prossimi mesi e anni potrà rivoluzionare le
conoscenze astronomiche. Perché caratterizzato da congegni mai sperimentati (o
sperimentati solo in parte) dall’uomo. Innanzitutto la lettura del cosmo a raggi
infrarossi, che bypassano il pulviscolo, rendendo chiare fotografie che oggi
direbbero poco o nulla. Per fare un parallelismo, il telescopio Hubble, gigante
dei cieli che scruta l’universo da trent’anni, punta soprattutto sulla
radiazione visibile e ultravioletta, con lunghezze d’onda sempre più vicine allo
spettro dei raggi x. Questione anche di specchi, qui ce n’è uno, quello
primario, che misura 6,5 metri (contro i 2,4 metri dell’Hubble); e di
materiali. Il James Webb Telescope pesa molto meno dell’Hubble, il vetro, di
fatto, è stato sostituito da componenti modernissimi a base di berillio
ultraleggero. L’avveniristico telescopio, frutto della cooperazione fra NASA ed
ESA, si trova ora in corrispondenza di un’area astronomica strategica: il punto
di Lagrange L2. Dove l’azione gravitazionale di due corpi (in questo caso Sole
e Terra), consentono a un terzo più piccolo di mantenersi stabile lungo un’orbita,
evitando dispendi energetici. Quel che accade a vari satelliti lanciati negli
ultimi anni, come la sonda Gaia, che mira a ricostruire con precisione
certosina le caratteristiche degli astri a noi più vicini.
Lanciato il giorno di Natale del
2021, a bordo del razzo Ariane-5, il JWST resiste alle bizzarrie solari, grazie
alla presenza di un grande scudo termico. Entrato in azione qualche giorno dopo
il lancio dalla base dal Centre Spatial Guyanais a Kourou, nella Guyana
Francese, è rappresentato da fogli di metallo riflettente, 21 metri di
lunghezza per 14 di larghezza (praticamente un campo da tennis). “Un’incredibile
prova dell’ingegnosità e delle capacità ingegneristiche dell’uomo, che
permetteranno al Webb di centrare i suoi obiettivi scientifici”, dice Thomas
Zurbuchen, amministratore associato del direttorato della NASA per le missioni
scientifiche. Il futuro, infine, anche aspetti meno romantici delle galassie
primordiali o della fame dei buchi neri, ma verosimilmente più importanti dal
punto di vista scientifico. Riferimento alle caratteristiche atmosferiche dei
pianeti extrasolari. Oggi ne conosciamo più di 4mila, ma è molto difficile dire
di cosa siano fatti. Il JWST potrà aiutarci in questo senso, anche se la
scoperta della vita al di là del sistema solare rimane un’utopia. “Ci
riusciranno forse i telescopi del futuro”, dice Thomas Beatty, dell’Università
dell’Arizona. “Di certo il James Webb limiterà il campo di azione, indicando i
pianeti con maggiori probabilità di presentare tracce biologiche”.
martedì 12 luglio 2022
Marmolada: quando la natura impazza
domenica 10 aprile 2022
Una cura per le patologie neurodegenerative
Una
delle sfide più importanti della medicina moderna punta a curare il midollo
spinale per poter restituire la capacità di camminare, in pazienti vittime di
incidenti o patologie neurodegenerative. Un ottimo risultato è stato ottenuto
in questi giorni in Svizzera, presso l’Ospedale Universitario di Losanna. Dove,
una donna affetta da una rara patologia del sistema nervoso, allettata da diciotto
mesi, è riuscita di nuovo a camminare. Parte del sistema nervoso centrale, il
midollo spinale governa la trasmissione degli impulsi nervosi ed è fondamentale
per il regolare funzionamento degli arti, braccia e gambe; per l’equilibrio e
il controllo della pressione arteriosa, direttamente connessa alla capacità di
reggersi in piedi. Questo sofisticato sistema fisiologico ha però smesso di
funzionare in Nirina, la donna in cura nel centro elvetico, soggetta a una
atrofia multisistemica di tipo parkinsoniano. Fino a pochi giorni fa. Quando,
finalmente, grazie a un avveniristico intervento medico, è riuscita a
deambulare dopo quasi due anni di immobilità; e a percorrere più di 250 metri.
Per arrivare a questo risultato gli specialisti elvetici hanno impiantato degli
elettrodi nei nervi del midollo spinale
della donna, restituendo alla massa nervosa le capacità originarie. La
stessa paziente ha potuto pigiare sui tasti di un telecomando per poter
regolare l’intensità dello stimolo, parafrasando un marchingegno già testato
per ridurre il dolore cronico. Con la sollecitazione nervosa, anche la
pressione arteriosa è tornata ai valori standard, ovviando a problemi relativi
a imprevedibili crolli pressori e svenimenti.
A febbraio la procedura era stata
collaudata con successo su pazienti tetraplegici colpiti da paralisi
sensomotoria, vittime di incidenti stradali. Questa è invece la prima volta che
si agisce su un soggetto colpito da una malattia neurodegenerativa. Mali che
affliggono milioni di persone, progressivi e senza possibilità di cura. Le
patologie come quella di Nirina, oltre alle difficoltà deambulatorie, provocano
rigidità nei movimenti, disordini cardiaci, movimenti rallentati. Non c’è solo
il morbo di Parkinson, ma anche rare forme neurodegenerative come la paralisi
sopranucleare progressiva, addirittura più grave del primo. In questo caso
rigidità e deficit deambulatori insorgono prima, rendendo davvero difficile la
conduzione di una vita anche solo vagamente normale. Le cure attuali sono solo
dei palliativi. Si interviene con farmaci antidepressivi, e tramite la
somministrazione di amantadina, principio attivo che facilita la produzione di
dopamina, neurotrasmettitore di cui sono carenti i malati di Parkinson e
simili. Da domani però una speranza in più: il software svizzero capace di
stimolare i neuroni che hanno smesso di funzionare.
giovedì 10 febbraio 2022
Fusione nucleare: pronti al via?
La domanda che sorge è la stessa
da decenni, da quando ci siamo resi conto che petrolio e carbone hanno i giorni
contati. Dove andremo a recuperare fonti energetiche in grado di sostenere
miliardi di persone? Fissione nucleare, pannelli fotovoltaici, pale eoliche,
hanno sì dato risultati incoraggianti, ma per un motivo o per l’altro rischiano
di non poter essere impiegati su larga scala. In particolare la fissione
nucleare su cui s’è puntato dal dopoguerra in poi, ha mostrato tutti i suoi
limiti. Senza rievocare i disastri di Chernobyl e Fukushima, c’è un problema
insormontabile che a lungo andare potrebbe seriamente compromettere la salute
del pianeta: le scorie radioattive. Nessuno ha ancora capito dove e come possano
essere efficacemente smaltite. Ecco perché sobilla l’immaginario collettivo la
notizia divulgata ieri dai laboratori inglesi dell’Università di Oxford: la
possibilità di produrre energia tramite la fusione nucleare, che obbedisce a un
processo fisico opposto a quello della fissione, evitando l’accumulo di rifiuti
radioattivi.
Non è la prima volta che
sperimentiamo la fusione nucleare. Gli studiosi del Joint European Torus (JET),
il più grande reattore al mondo per questo tipo di test, perso fra le campagne che
circondano le strade fra Londra e Bristol, aveva già dato esiti incoraggianti
nel 1997: 21,7 megajoule di energia prodotta fondendo fra loro gli atomi più
leggeri della materia. Ma oggi siamo andati oltre e i megajoule ottenuti in cinque
secondi di gloria, sono stati 59. Presupposto ottimale per poter presto
battezzare ITER, da International Thermonuclear Experimental Reactor, in
pratica la prima centrale nucleare basata sullo stesso principio con cui le
stelle irradiano l’universo. Di fatto, la fusione nucleare è un principio
conosciuto, ma che nessuno è mai stato ancora in grado di realizzare. Per un
motivo molto semplice: per avviarlo occorrono milioni di gradi.
Nelle stelle tutto ciò avviene senza
problemi: il cuore del sole, per esempio, possiede una temperatura intorno ai
quindici milioni di gradi. Diversa la situazione sulla Terra, oggettivamente
incompatibile con un calore del genere; raggiungibile solo tramite centrali nucleari
come quella, appunto, che sta sorgendo a Cadarache, nel Sud della Francia e che
secondo le più rosee aspettative potrebbe iniziare a erogare energia dal 2035
in poi. Come? Con un marchingegno altamente sofisticato appannaggio degli studi
di fisica più avanzati testati proprio al JET: il tokamak. Basato sull’azione
di potenti magneti superconduttori capaci di confinare e controllare reazioni
chimiche ad altissima potenza, e con temperature superiori a quelle registrate
nel nucleo stellare. Altrettanto promettente l’ipotesi di avvalersi di un
stellarator, per certi versi più vantaggioso del tokamak, ma più difficile da
collaudare.
In ogni caso il meccanismo per l’ottenimento dei magajoule sarebbe sempre lo stesso. L’impiego di deuterio e trizio, due forme particolari d’idrogeno, l’elemento più abbondante dell’universo alla base dell’economia stellare, consentirebbe infatti la trasformazione della materia ordinaria in plasma; atomi caratterizzati da una carica elettrica, in grado di fondersi emettendo neutroni a vita breve, innocui per l’ambiente. Anche il boro, quinto elemento della tavola periodica, di poco più pesante dell’idrogeno, promette bene. In tal caso non si avrebbe nemmeno il rilascio di neutroni (a scapito, però, di una richiesta di energia maggiore per l’avvio delle reazioni chimiche). Le prospettive? Arrivare un domani a produrre energia pulita, decarbonizzando lo sviluppo economico e risolvendo definitivamente la dipendenza dagli idrocarburi. Al momento un’utopia, ma grazie a risultati come quelli di oggi seriamente auspicabile. Come ricorda Thomas Klinger, esperto di fusione del Max Planck Institut fur Plasmaphysik (IPP) di Greifswald, in Germania: “L’atmosfera è cambiata, ormai siamo così vicini alla fusione nucleare che ne sentiamo l’odore”.
domenica 23 gennaio 2022
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