È disponibile subito il podcast di oggi de Il Disinformatico della
Radiotelevisione Svizzera, scritto, montato e condotto dal sottoscritto: lo
trovate presso
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(link diretto) e qui sotto.
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Buon ascolto, e se vi interessano il testo di accompagnamento e i link alle
fonti di questa puntata, sono qui sotto.
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[CLIP audio: avvio lento di un computer]
Ci si lamenta spesso che i computer e gli smartphone diventano obsoleti nel
giro di pochi anni, spingendo a cambiarli spesso, con tutti i costi connessi,
e creando tanta spazzatura elettronica, ma ci sono computer la cui vita utile
non si misura in anni e neanche in mesi. Si accendono una sola volta, fanno
calcoli frenetici per qualche istante, e poi vengono distrutti. Uno spreco
incredibile e a prima vista assurdo, ma da questi computer, in un certo senso,
dipende la pace nel mondo.
Questa è la storia di HERT, il computer meno longevo di sempre, e delle sue
prestazioni incredibili. Non lo troverete nei negozi: noi comuni mortali non
possiamo comperarlo, e c’è un’ottima ragione per questo divieto.
[SIGLA di apertura]
La storia di HERT, perlomeno quella pubblica, inizia intorno alla metà degli
anni Novanta del secolo scorso, ed è stata portata alla luce dal divulgatore
scientifico Scott Manley in un
video
pubblicato recentemente su YouTube.
Si tratta di uno speciale computer per telemetria che aveva dei requisiti
molto particolari: doveva trasmettere dati a circa 100 megabit al
secondo (che negli anni Novanta erano una velocità notevolissima) ed era
dotato di un processore FPGA o field-programmable gate array a 100 MHz.
Questi FPGA, a differenza dei normali processori, sono riconfigurabili perché
i loro circuiti non vengono fissati durante la fabbricazione e possono essere
ridefiniti dal software che ci gira sopra, dando loro una flessibilità
impareggiabile: un computer dotato di FPGA, in pratica, può modificare se
stesso per adattarsi meglio al compito che deve svolgere. Oggi gli FPGA vanno
molto di moda nel campo dell’intelligenza artificiale, ma ai tempi
dell’esordio di HERT erano rari e nuovi: il primo FPGA commerciale era stato
realizzato solo una decina d’anni prima, nel
1985.
Per contro, la memoria di HERT era davvero miserrima, persino per gli standard
di allora: solo 1280 bit (sì, bit, non megabit o gigabit). Ma non era
un problema, perché i dati che doveva raccogliere erano pochissimi e quello
che contava era che quella poca memoria fosse incredibilmente veloce, perché
doveva incamerare i dati di telemetria e passarli al trasmettitore radio che
li inviava ai ricercatori del committente.
E il committente che aveva bisogno di questo strano computer era quasi
altrettanto strano: era il Dipartimento per l’Energia degli Stati Uniti. Non è
il tipo di ente che normalmente si associa all’informatica ad alte
prestazioni, ma questo è un caso particolare, perché questo computer doveva
attivarsi, raccogliere dati e trasmetterli nel giro di qualche
milionesimo di secondo. Provate a pensare ai tempi di accensione del
vostro computer o telefonino e immaginate, oltre trent’anni fa, un computer
che era pronto all’uso nel giro di un milionesimo di secondo.
Probabilmente vi starete chiedendo il perché di tanta fretta di accendersi e
partire. La spiegazione è nascosta nel significato della sigla HERT, che sta
per High Explosive Radio Telemetry, ossia
“telemetria via radio per alto esplosivo”. Questo piccolo computer
dalle prestazioni pazzesche, infatti, doveva lavorare così in fretta perché
doveva trasmettere tutti i dati raccolti prima che venisse distrutto
intenzionalmente da un’esplosione. L’esplosione della bomba atomica
all’interno della quale era installato.
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Dietro l’etichetta apparentemente blanda del Dipartimento per l’Energia
statunitense c’è in realtà la ricerca militare sulle armi nucleari, che ha
ormai da alcuni decenni una sfida notevole da risolvere. Nel
1996
i test nucleari convenzionali, ossia quelli nei quali si fa esplodere una
bomba, sono stati formalmente banditi da un
trattato internazionale. Da ormai trent’anni, le grandi potenze nucleari firmatarie del trattato,
ossia Stati Uniti, Russia, Cina, Francia e Regno Unito (cui si aggiungono
molti altri paesi con arsenali nucleari relativamente minori), non effettuano
più test pratici. E quindi questi paesi hanno un problema: come si fa a
dimostrare che un’arma nucleare funziona davvero, se non la si può far
esplodere?
[CLIP audio: il presidente USA dialoga con il presidente sovietico in “Il
Dottor Stranamore” di Stanley Kubrick]
I test nucleari passati non sono sufficienti, perché le bombe invecchiano:
contengono molti componenti e sostanze, come per esempio certi polimeri e gli
esplosivi chimici che innescano la detonazione nucleare, che perdono le loro
proprietà con il passare del tempo, e quindi bisogna fabbricarne
periodicamente delle altre o sostituire questi componenti e materiali se si
vuole mantenere quantitativamente stabile il proprio deterrente atomico. E
bisogna fabbricarle o aggiornarle rispettando degli standard di precisione
elevatissimi, altrimenti non funzioneranno.
In estrema sintesi, infatti, l’esplosione di una testata nucleare viene
innescata usando degli esplosivi convenzionali, disposti in modo da produrre
un’onda di pressione intorno al materiale radioattivo, comprimendolo
immensamente in un tempo brevissimo. Se quest’onda non è uniforme, la reazione
nucleare a catena non avviene correttamente e l’arma non funziona o funziona
con potenza enormemente ridotta. Con le simulazioni al computer di oggi si può
fare tanto, ma alla fine si tratta pur sempre di simulazioni, mentre per
convincere i propri avversari potenziali che il proprio deterrente nucleare
funziona davvero e non solo sulla carta, e che quindi non è il caso di
attaccare, servono delle dimostrazioni pratiche.
È qui che entrava in gioco HERT: questo piccolo, velocissimo computer che
pesava poco meno di 700 grammi veniva installato dentro una
Flight Test Unit (FTU), una replica molto fedele di una bomba atomica
ma priva di materiale nucleare e montata su un missile balistico lanciato
verso un bersaglio fittizio, e i suoi sensori rilevavano in vari punti
dell’ordigno la forma dell’onda di pressione che veniva prodotta
dall’esplosivo convenzionale quando la bomba veniva fatta esplodere sul
bersaglio. Nell’istante in cui iniziava l’esplosione, HERT doveva accendersi,
raccogliere i dati che gli arrivavano da questi sensori, codificarli
freneticamente e trasmetterli via radio. Doveva fare tutto questo entro non
più di venti milionesimi di secondo, ossia nel tempo che ci metteva
l’esplosione a raggiungerlo e distruggerlo. In pratica, la sua intera vita
operativa durava cinquemila volte meno di un singolo battito di ciglia. Questa
sì che è obsolescenza rapida.
2006.
Se i dati di questa telemetria confermavano che la forma dell’onda di
pressione era regolare, dimostravano che la bomba funzionava e che quindi il
deterrente nucleare era reale e credibile. Secondo la dottrina della
distruzione reciproca garantita, questo deterrente scoraggiava i conflitti e
quindi HERT, il computer meno durevole del mondo, a modo suo contribuiva alla
pace.
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Va detto che quello che si sa pubblicamente di HERT rappresenta lo stato
dell’arte di tre decenni fa di una delle tante tecnologie informatiche
estreme usate per la verifica delle armi nucleari, e non si sa quali
dispositivi vengano usati oggi al suo posto, anche se i
documenti
governativi
pubblici confermano che HERT, in una delle sue numerose versioni, è rimasto in
uso almeno fino al
2007.
In compenso, si sa che il settore del controllo qualità delle testate
nucleari, per così dire, utilizza anche oggi dei computer straordinariamente
sofisticati, ma si tratta di dispositivi che durano decisamente più a lungo di
HERT, anche perché hanno uno scopo molto differente: sono i supercalcolatori
giganti che simulano con estrema finezza le reazioni di fusione nucleare, come
Sierra e
JADE,
installati rispettivamente nel
2018
e nel 2016 presso la
National Nuclear Security Administration
in California e tuttora pienamente operativi, tanto che sono stati
protagonisti poco citati
dell’annuncio
che ha fatto il giro del mondo, a dicembre 2022, di un importante passo avanti
nella generazione di energia da fusione nucleare controllata.
Randy Wong/LLNL.
Anche questi supercomputer, come il loro ben più effimero parente prossimo
HERT, sono gestiti dal Dipartimento per l’Energia statunitense, e quel passo
avanti è stato reso possibile dalle loro simulazioni digitali, che hanno
definito i parametri dell’esperimento concreto che è stato al centro
dell’annuncio. E benché i media si siano concentrati sugli aspetti energetici
e le applicazioni commerciali della notizia, in realtà l’annuncio è stato di
natura principalmente militare.
Riascoltando la
conferenza stampa di
presentazione si nota infatti che il fisico Marvin Adams che la conduce è
vicedirettore per i programmi della Difesa degli Stati Uniti, e dice molto
chiaramente (a 14:00) che il risultato annunciato ha sì delle implicazioni per
l’energia pulita, ma soprattutto offre benefici diretti per la sicurezza
nazionale, consentendo esperimenti che mantengono l’affidabilità e la
credibilità del deterrente nucleare senza effettuare test esplosivi atomici.
Esattamente come HERT, insomma.
Queste sono le sue parole [CLIP]:
“Fusion is an essential process in modern nuclear weapons, and fusion also
has the potential for abundant clean energy. As you have heard, and you’ll
hear more, the breakthrough at NIF does have ramifications for clean
energy. More immediately, this achievement will advance our national
security in at least three ways. First, it will lead to laboratory
experiments that help NNSA defense programs continue to maintain
confidence in our deterrent without nuclear explosive testing. Second, it
underpins the credibility of our deterrent by demonstrating world-leading
expertise in weapons-relevant technologies. That is, we know what we’re
doing. Third, continuing to assure our allies that we know what we’re
doing and continuing to avoid testing will advance our nonproliferation
goals, also increasing our national security.”
—-
Anche i supercomputer come JADE e Sierra, però, non durano a lungo: dopo
qualche anno diventano obsoleti, superati da sistemi ancora più potenti. Ma se
HERT è un caso estremo di vita breve di un dispositivo digitale, misurata in
milionesimi di secondo, all’altro estremo c’è un computer decisamente longevo.
Secondo il
Guinness dei Primati, il computer che è rimasto acceso e operativo più a lungo in tutta la storia
della tecnologia digitale è in funzione ininterrottamente da 45 anni e 4 mesi:
è entrato in attività il 20 agosto 1977 (il
Dekatron
britannico risale al
1951
ed è
funzionante, ma non è rimasto continuamente attivo).
Anche questo computer ha a che fare con le radiazioni e con l’energia
nucleare, ma stavolta le bombe non c’entrano: è infatti il CCS o
Computer Command System, una coppia di computer interconnessi a bordo
della sonda spaziale
Voyager 2, lanciata appunto il 20 agosto del ’77. C’è anche un altro CCS ultralongevo:
quello installato sulla sonda gemella
Voyager 1, che nonostante la numerazione fu lanciata poco dopo la sorella
Voyager 2, il 5 settembre 1977.
Questi Computer Command System sono alimentati ciascuno da un piccolo reattore
nucleare che dovrebbe durare fino al
2030 circa
e sopportano da 45 anni le radiazioni cosmiche dello spazio profondo; non
contengono microprocessori ma soltanto componenti discreti e circuiti integrati, e hanno solo 70
kilobyte di memoria. Oggi i CCS si trovano a oltre venti miliardi di
chilometri dalla Terra, ben oltre i pianeti del Sistema Solare, e sfrecciano a
più di 15 chilometri al secondo nel gelo e nel buio, continuando a
trasmettere
diligentemente informazioni scientifiche da quasi mezzo secolo. Pensateci, la
prossima volta che vi sentite in obbligo di cambiare telefonino perché vi
sembra vecchio.
Fonti aggiuntive:
-
Radio Frequency Overview of the High Explosive Radio Telemetry
Project, Arizona.edu. - System Integration and Advanced Telemetry, Osti.gov, pag. 44.
- High-Explosive Radio Telemetry, Lanl.gov.
- High Explosive Radio Telemetry System, Osti.gov.
-
Department of Energy – FY 2007 Congressional Budget Request, Volume
1, pag. 118-119. - A History of LLNL Computers, LLNL.
- National Nuclear Security Administration.
-
The One Thing Everyone’s Ignoring About the Fusion Energy
Breakthrough, Daily Beast. - Bridging Divider, Los Alamos National Laboratory.
- Nuclear-fusion lab achieves ‘ignition’: what does it mean?, Nature.
- National Ignition Facility achieves fusion ignition, LLNL.
- U.S. Officials Announce Major Nuclear Fusion Breakthrough Transcript, Rev.com.
-
U.S. reaches a fusion power milestone. Will it be enough to save the
planet?, NPR.
Supercomputing’s Critical Role in the Fusion Ignition Breakthrough,
HPCWire.com. -
Due Credit: Sierra, JADE and HPC’s Role in Livermore’s Fusion Ignition
Breakthrough, InsideHPC.com. - FPGA vs. GPU vs. CPU – hardware options for AI applications, Avnet.com.