Quando la scienza incontra la tecnologia: l’infrastruttura ICT di ASTRI realizzata in collaborazione con E4 Company

ASTRI Mini-Array prende forma all’Osservatorio del Teide, a Tenerife: sette telescopi Cherenkov sono già stati installati e presto diventeranno nove, dando vita a un sistema unico per lo studio dei raggi gamma provenienti dall’Universo.

Un progetto così ambizioso non si basa soltanto sul sistema opto-meccanico dei telescopi e sulle camere di piano focale: dietro le quinte lavora un’infrastruttura ICT (Information and Communication Technology) avanzata, progettata per sostenere efficacemente il software che controlla da remoto ogni strumento, acquisisce e analizza i dati scientifici in tempo reale, archivia le informazioni in modo sicuro e garantisce comunicazioni stabili e senza interruzioni verso i centri di calcolo dell’INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) in Italia.

L’INAF (che è responsabile dello sviluppo di ASTRI), forte di esperienze maturate anche in campo spaziale, ha affrontato questa sfida incaricando Fulvio Gianotti dell’Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio (OAS) di Bologna del coordinamento dell’ICT. Gianotti, insieme con altri colleghi dell’INAF, ha concepito l’architettura ICT di alto livello di ASTRI, monitorandone poi l’implementazione, affidata all’azienda italiana E4 Computer Engineering, vincitrice della gara relativa a queste attività.

Sfide tecnologiche e ambientali

La progettazione dell’infrastruttura informatica di ASTRI Mini-Array si è rivelata particolarmente complessa a causa dei numerosi vincoli da rispettare: «lo spazio limitato nel datacenter, la necessità di limitare il consumo di potenza elettrica e i tempi di realizzazione molto stretti ci hanno obbligati a individuare soluzioni mirate per ciascun tipo di elaborazione. Non potevamo adottare un’infrastruttura generica, ma abbiamo modellato il sistema sulle esigenze specifiche del software di controllo di ASTRI», ci dice Gianotti. 

Oltre alle sfide tecnologiche, ci sono anche quelle ambientali. L’Osservatorio si trova infatti nel Parco Nazionale del Teide, un’area protetta di grande valore naturalistico. Per questo motivo l’infrastruttura è stata progettata per essere il meno invasiva possibile e quindi collocata, con l’aiuto dell’IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias – responsabile del sito astronomico dell’Observatorio del Teide) e della FGG (Fundacion Galileo Galilei – che sostiene l’INAF per la gestione e installazione di strumentazione alle Canarie), in una piccola stanza della foresteria e ottimizzata per ridurre al minimo i consumi energetici.

Gianotti aggiunge: «Un altro aspetto rilevante è stata la realizzazione nel 2022 di un’infrastruttura informatica intermedia, la cosiddetta mini-ICT, che ha permesso di gestire le prime fasi del progetto quando ancora non era disponibile l’ICT completa», come abbiamo già raccontato in questo articolo.  

La parola chiave che ha reso possibile l’impresa è virtualizzazione. Grazie all’uso di tecnologie informatiche all’avanguardia, che vanno dalle più note macchine virtuali ai “container – software” (una sorta di “scatole”, o unità software, che contengono tutto ciò che serve per eseguire una data applicazione) è stato possibile ridurre il numero di computer fisici e sfruttare le risorse in maniera efficiente, senza compromessi in termini di prestazioni, affidabilità e disponibilità del sistema. Il risultato è un consumo medio contenuto in appena 12 kWh, poco più dell’energia necessaria per riscaldare un appartamento. Per raggiungere questo obiettivo, si è fatto tesoro dell’esperienza maturata in precedenti progetti spaziali realizzati dall’INAF in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), come il satellite per raggi gamma AGILE. Il progetto è stato implementato avvalendosi della collaborazione della ditta E4 che ha sviluppato, sotto la supervisione dell’INAF, soluzioni di calcolo ad alte prestazioni onde soddisfare i requisiti di ASTRI per garantire affidabilità, continuità e sostenibilità al sistema.

La collaborazione è stata importante per tradurre i requisiti scientifici in un’infrastruttura robusta ed efficiente. Secondo Gianotti «abbiamo trovato in E4 un partner industriale con le competenze e l’esperienza necessarie per affrontare una sfida così complessa. Il progetto è stato realizzato in modo professionale e rispettando pienamente i requisiti». 

L’esperienza di ASTRI è stata raccontata anche da E4 come una success story sul proprio sito, dove è disponibile anche un video che ripercorre i momenti chiave dell’installazione dell’infrastruttura ICT al sito.

Un modello per il futuro

Il percorso intrapreso con ASTRI ha già portato risultati significativi e ha rafforzato competenze che guardano oltre il progetto stesso. Questo approccio metodologico di grande valore sarà, infatti, seguito anche dal CTAO, il futuro osservatorio internazionale di raggi gamma, ovviamente con proporzioni e complessità diverse. «Essere stato selezionato tra gli esperti incaricati della revisione dell’infrastruttura ICT del CTAO è per me un attestato della qualità del lavoro svolto. Il coinvolgimento di diversi altri colleghi dell’INAF in queste attività è una fonte ulteriore di soddisfazione», conclude Gianotti.

ASTRI Mini-Array non è dunque soltanto una sfida scientifica, ma anche un banco di prova per lo sviluppo e implementazione di tecnologie e sistemi di controllo all’avanguardia. Così come avvenuto per altre collaborazioni industriali di INAF all’interno del progetto, anche il sistema di calcolo rappresenta un esempio virtuoso di collaborazione tra il nostro Ente e le industrie private per la realizzazione di nuove infrastrutture di ricerca per l’astrofisica.

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Note

ASTRI Mini-Array è un progetto internazionale a guida INAF sostenuto dal Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR), con il coinvolgimento di partner internazionali quali l’Instituto de Astrofísica de Canarias (Spagna), la Fundación Galileo Galilei (Italia/Spagna), l’Universidade de São Paulo (Brasile), la North-West University (Sudafrica), l’Université de Genèva (Svizzera).

ASTRI Mini-Array è in via di completamento grazie alla collaborazione con una serie di industrie e studi ingegneristici tra cui (in ordine alfabetico):

AC3E (Cile), BCV Progetti, Dal Ben spa, CAEN spa, E4 Computer & Engineering spa, EIE GROUP srl, Empresa de Ingegneria Saavedra (Spagna), Hamamatsu Photonics Italia spa, Media Lario srl, Nuclear Instruments srl, Tema Energy srl, Vetrolamp srl, VVD (Spagna), WEEROC (Francia), ZAOT srl

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