Tecnopolo Di Bologna: L'Architettura Di Calcolo Di Leonardo E La Frontiera Europea Dell'High-Performance Computing

Dalle campate razionaliste progettate da Pier Luigi Nervi alla frontiera dell'Exascale e dell'Intelligenza Artificiale: l'ex Manifattura Tabacchi di via Stalingrado rinasce come fulcro del TEK District, crocevia internazionale tra gemelli digitali terrestri, bioinformatica molecolare e sovranità dei dati.

1. SINTESI DELLA TRASFORMAZIONE: LA NASCITA DELL'HUB CONTINENTALE DEI BIG DATA

Nel quadrante settentrionale di Bologna, lungo l'asse viario di via Stalingrado, si è consumata una delle metamorfosi infrastrutturali e scientifiche più radicali dell'Europa contemporanea. Laddove per decenni hanno operato i macchinari per la lavorazione del tabacco, sorge oggi il Tecnopolo di Bologna, un'infrastruttura d'avanguardia che concentra oltre il 70% della potenza di calcolo italiana e circa un terzo dell'intera capacità computazionale dell'Unione Europea. Al centro di questo ecosistema multilivello opera Leonardo, il supercomputer pre-exascale gestito dal consorzio interuniversitario Cineca e cofinanziato dalla European High-Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) e dal Ministero dell'Università e della Ricerca.

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|                                 TECNOPOLO DI BOLOGNA - ECO-SISTEMA CHIAVE                         |
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| Entità Istituzionali & Scientifiche| Infrastrutture Hardware & Funzioni                           |
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| Cineca                             | Supercomputer Leonardo (250+ PFlop/s picco, BullSequana)     |
| ECMWF (Centro Meteo Europeo)       | Data Center Operativo Previsionale & Archivio Meteorologico  |
| INFN (Istituto Naz. Fisica Nucl.)  | Tier-1 per LHC/CERN, WLCG & Quantum Computing Hub            |
| ENEA & CNR                         | Laboratori per la Transizione Energetica & Materiali         |
| Università dell'ONU (UNU)          | Istituto su Big Data & AI per la Gestione dell'Habitat Umano |
| EuroQCS-Italy                      | Nodo Quantistico Ibrido Integrato nell'Architettura HPC      |
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L'avanzamento dei lavori e i recenti accordi internazionali hanno consolidato il ruolo del Tecnopolo come baricentro della cosiddetta Data Valley emiliano-romagnola. L'inaugurazione dell'infrastruttura di interconnessione DestinE Data Bridge per il programma europeo Destination Earth, il dispiegamento delle componenti avanzate del data center del Centro Europeo per le Previsioni Meteorologiche a Medio Termine (ECMWF) e l'insediamento dell'Istituto dell'Università delle Nazioni Unite (UNU) dedicato all'impiego dell'Intelligenza Artificiale per la resilienza dell'habitat umano costituiscono una massa critica senza precedenti. Come documentato dalle cronache di ANSA e della stampa nazionale, Bologna non è più soltanto una storica capitale accademica e manifatturiera, ma si è affermata quale snodo geostrategico per la sovranità computazionale del continente.

2. L'ARCHEOLOGIA INDUSTRIALE INCONTRA IL FUTURO: LA MANIFATTURA TABACCHI DI PIER LUIGI NERVI

La genesi spaziale del Tecnopolo affonda le radici nella grande stagione dell'ingegneria strutturale italiana del Novecento. Il complesso di via Stalingrado fu progettato nei primi anni Cinquanta da Pier Luigi Nervi, maestro indiscusso dell'architettura in cemento armato e pioniere nell'impiego del ferrocemento per strutture voltate a grande luce. L'ex Manifattura Tabacchi si distingueva originariamente per le sue campate a shed paraboloidi, le ampie maglie strutturali capaci di ottimizzare l'illuminazione naturale e l'austera eleganza funzionale tipica dell'epopea industriale post-bellica.

La rifunzionalizzazione del sito — promossa dalla Regione Emilia-Romagna in cooperazione con il demanio statale e le istituzioni locali — ha imposto una sfida ingegneristica di primaria grandezza: preservare il valore monumentale e testimoniale dell'involucro nerviano e, contestualmente, realizzare al suo interno ambienti a contaminazione controllata, sismicamente isolati e dotati di una densità di potenza elettrica e termica superiore ai 40 kilowatt per rack.

Il recupero ha trasformato i capannoni storici in un campus integrato in cui convivono tre colossi della ricerca europea: 1. Il Data Center dell'ECMWF: Trasferito dalla storica sede britannica di Reading a seguito di una competizione internazionale, l'impianto gestisce le simulazioni meteorologiche numeriche operative h24 per i servizi meteorologici di tutta Europa, custodendo oltre 400 petabyte di serie storiche climatiche. 2. La Sezione e il Tier-1 dell'INFN: L'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare ospita a Bologna il nodo primario della Worldwide LHC Computing Grid (WLCG), incaricato di processare ed elaborare gli immensi flussi di collisioni generati dagli esperimenti ATLAS, CMS, ALICE e LHCb del CERN di Ginevra, proiettandosi già verso la fase High-Luminosity LHC. 3. Il polo di supercalcolo Cineca: Ospita la sala macchine di Leonardo e le infrastrutture collaterali di storage gerarchico, connettendo il mondo accademico, gli enti pubblici di ricerca (CNR, INAF, OGS) e il tessuto industriale europeo.

3. FONDAMENTI INGEGNERISTICI DELL'INFRASTRUTTURA HARDWARE DI LEONARDO

Il supercomputer Leonardo rappresenta un'opera monumentale di ingegneria del calcolo eterogeneo, basata sulla piattaforma BullSequana XH2000 sviluppata da Eviden (Gruppo Atos). Capace di erogare una prestazione di picco teorica superiore a 250 PFlop/s (ovvero duecentocinquanta milioni di miliardi di operazioni in virgola mobile al secondo a doppia precisione FP64), l'architettura è stata ingegnerizzata per ottimizzare il throughput nei carichi di lavoro misti di simulazione fisica classica e addestramento di reti neurali profonde.

3.1 La Ripartizione dei Nodi: Booster e Data-Centric

L'infrastruttura computazionale è strutturata in due partizioni complementari per garantire la massima flessibilità algoritmica:

• Modulo Booster (Accelerato): Costituisce il nucleo di potenza massiva del sistema, articolato su 3.456 nodi di calcolo blade BullSequana X2135 (denominati "Da Vinci"). Ciascun nodo alloggia una CPU host Intel Xeon Platinum 8358 a 32 core fisici (architettura Ice Lake a 2.6 GHz) affiancata da quattro acceleratori custom NVIDIA Ampere A100 con 64 GB di memoria ad altissima larghezza di banda (HBM2e) ciascuno. Le quattro GPU all'interno del nodo comunicano reciprocamente mediante interconnessioni NVLink 3.0 a 600 GB/s, azzerando i colli di bottiglia nel trasferimento dei tensori durante le fasi di backpropagation e riduzione parallela.
• Modulo Data-Centric (General Purpose): Composto da 1.536 nodi biprocessore equipaggiati con CPU Intel Xeon Sapphire Rapids ad alta densità di core e dotati di banchi di memoria DDR5 ad elevata capacità. Questa partizione è espressamente dedicata a flussi computazionali seriali o scarsamente vettorizzabili, pipeline complesse di pre-elaborazione dei dataset, analisi statistiche ad accoppiamento stretto e compiti di post-processing per la visualizzazione scientifica 3D.

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|                         SCHEDA METRICA: ARCHITETTURA DI CALCOLO LEONARDO                          |
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| Componente                         | Specifica Tecnica Dettagliata                                |
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| Nodi Totali (Booster + DC)         | 4.992 nodi (3.456 Booster X2135 + 1.536 Data-Centric)        |
| Numero Complessivo di GPU          | 13.824 acceleratori NVIDIA Ampere A100 SXM4 (64GB HBM2e)     |
| Memoria High-Bandwidth GPU         | ~884 TeraByte di memoria HBM2e aggregata su bus ultra-veloce |
| Rete di Interconnessione           | NVIDIA Mellanox HDR 200 Gbps InfiniBand (Topologia Dragonfly+|
| Sottosistema di Storage Primario   | DDN Lustre ad alte prestazioni: 106+ PB utili (>1 TB/s R/W)  |
| Efficienza Energetica (PUE)        | PUE Nominale < 1.08; PUE Operativo Medio < 1.10              |
| Tecnologia di Raffreddamento       | Direct Liquid Cooling (DLC) con mandata acqua calda a 37°C   |
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3.2 La Topologia di Rete: NVIDIA Mellanox HDR e Dragonfly+

Per orchestrare la sincronizzazione di quasi 14.000 acceleratori grafici senza incorrere in saturazioni della banda passante (packet collision e jitter di trasmissione), Leonardo implementa un tessuto di interconnessione a bassissima latenza basato su tecnologia NVIDIA Mellanox HDR 200 Gbps InfiniBand.

La rete adotta una topologia Dragonfly+, un'architettura gerarchica a due livelli che unisce i vantaggi dei grafi completi diretti con la modularità dei commutatori Fat-Tree. Questa configurazione minimizza il numero di cavi ottici a lungo raggio necessari per interconnettere i cluster di armadi rack (group routers), garantendo che la distanza logica massima tra qualunque coppia di nodi nell'intero data center non superi i tre passaggi di commutazione (hops), con una latenza punto-punto sub-microsecondo ($<0.6\,\mu\text{s}$).

3.3 Termodinamica e Sostenibilità: Direct Liquid Cooling e Metriche PUE

I vincoli di densità energetica dei moderni centri di supercalcolo rendono obsoleta la tradizionale refrigerazione ad aria ventilata. Leonardo implementa integralmente il sistema Direct Liquid Cooling (DLC) a circuito chiuso ad acqua calda:

$$\text{PUE} = \frac{\text{Potenza Totale Assorbita dall'Infrastruttura (Facility)}}{\text{Potenza Elettrica Assorbita dall'Hardware IT}} \approx \frac{10.8\,\text{MW}}{9.9\,\text{MW}} \le 1.10$$

1. Assenza di Chiller a Compressione: L'acqua di raffreddamento entra direttamente nei blocchi scambiatori in rame (cold plates) posti a contatto termico con i die di CPU, GPU e moduli VRM a una temperatura di circa 37°C, fuoriuscendo a una temperatura compresa tra 43°C e 47°C.
2. Refrigerazione Free-Cooling: L'elevato delta termico rispetto alla temperatura di bulbo umido ambientale consente di raffreddare il fluido termovettore unicamente mediante scambiatori statici a secco (dry coolers) esterni, operando in modalità free-cooling continuo durante quasi la totalità dell'anno solare ed eliminando l'oneroso consumo parassita dei compressori frigoriferi.
3. PUE < 1.10: Il data center vanta un indice di efficienza nell'uso della potenza (Power Usage Effectiveness) costantemente al di sotto di 1.10, collocando il Tecnopolo bolognese ai vertici mondiali della sostenibilità termoelettrica.

4. APPLICAZIONI REALI DI CALCOLO SCIENTIFICO: DALLA SIMULAZIONE PLANETARIA ALL'AI GENERATIVA

La potenza computazionale di Leonardo non è un parametro autoreferenziale, bensì il motore propulsivo di simulazioni scientifiche ad elevato impatto socio-economico e clinico.

4.1 Il Gemello Digitale del Pianeta: Destination Earth (DestinE)

Promosso dalla Commissione Europea in sinergia con ECMWF, ESA ed EUMETSAT, il progetto Destination Earth si prefigge di creare una replica digitale dinamica ad altissima risoluzione del sistema Terra. Sfruttando le partizioni GPU di Leonardo: * Si è superato il limite delle tradizionali celle di griglia atmosferica a 10–25 km, raggiungendo risoluzioni sub-chilometriche (km-scale) capaci di risolvere esplicitamente la convezione profonda, le formazioni cicloniche mediterranee e i gradienti idrologici complessi dei bacini idrografici alpini e appenninici. * Attraverso il DestinE Data Bridge, i dati generati in continuo a Bologna vengono immessi in un data warehouse federato europeo per consentire a decisori pubblici e agenzie di protezione civile di simulare l'impatto di ondate di calore, inondazioni e scenari di transizione energetica con decenni di anticipo.

4.2 Bioinformatica Strutturale e Progettazione Molecolare

Ereditando l'esperienza del consorzio Exscalate4CoV sviluppato durante la crisi pandemica, Leonardo elabora complessi algoritmi di dinamica molecolare e docking biochimico: * Simulazione Atomistica: La piattaforma consente di esplorare le conformazioni spaziali delle macromolecole biologiche e dei recettori cellulari a livello atomico nell'ordine dei microsecondi, riducendo da anni a poche settimane i cicli di sintesi chimica in silico. * Oncologia di Precisione: Grazie al trattamento congiunto di dati genomici e modelli di deep learning, i ricercatori possono identificare mutazioni rare e progettare inibitori molecolari personalizzati ad alta affinità.

4.3 Addestramento di Modelli Fondazionali ed EuroQCS-Italy

Nel campo dell'Intelligenza Artificiale, Leonardo costituisce il banco di prova continentale per l'addestramento di modelli di linguaggio di grandi dimensioni (Large Language Models) conformi all'AI Act europeo, trasparenti e privi di bias proprietari. Al contempo, il Tecnopolo si prepara alla convergenza tra supercalcolo e computazione quantistica: la futura integrazione del computer quantistico EuroQCS-Italy consentirà la sperimentazione di algoritmi quantistici ibridi (VQE, QAOA) applicati alla crittografia post-quantum, all'ottimizzazione logistica combinatoria e alla chimica quantistica dei materiali semiconduttori.

5. CONTESTO E IMPATTO SULLA CITTÀ: LA RIGENERAZIONE DEL QUADRANTE DI VIA STALINGRADO E IL TEK DISTRICT

L'insediamento di una simile concentrazione di server e cervelli scientifici non è rimasto confinato all'interno delle mura storiche di Pier Luigi Nervi. Al contrario, ha innescato una revisione urbanistica organica coordinata dal Comune di Bologna denominata TEK District (Technology, Entertainment, Knowledge).

Il masterplan urbano interessa un'area di circa 277 ettari compresa tra Porta Mascarella, la tangenziale nord e il quartiere Navile:

1. Riqualificazione delle Enclavi Dismesse: L'operazione include il risanamento e la rifunzionalizzazione delle limitrofe ex Officine Casaralta e dell'ex Caserma Sani, destinate a ospitare residenze universitarie per ricercatori internazionali, hub di trasferimento tecnologico per spin-off aziendali e incubatori di impresa.
2. Trasformazione Viaria di Via Stalingrado: La storica arteria consolare di penetrazione urbana viene ripensata secondo i parametri dei moderni boulevard ambientali. I cantieri in corso integrano la nuova linea del tram di Bologna, percorsi protetti della rete ciclabile Biciplan, sistemi di drenaggio urbano sostenibile (SUDS) e la messa a dimora di corridoi ecologici alberati progettati per abbattere l'effetto isola di calore nel quartiere San Donato-San Donnino.
3. Simbiotismo Energetico e Teleriscaldamento: Il piano comunale e regionale prevede la progressiva captazione dei cascami termici a bassa entalpia prodotti dai circuiti di raffreddamento a liquido di Leonardo e del data center ECMWF. Tale energia termica secondaria verrà immessa nella rete di teleriscaldamento cittadina per servire l'edilizia residenziale e i complessi pubblici adiacenti, concretizzando i principi dell'economia circolare applicata all'informatica ad alte prestazioni.

A fare da cerniera tra l'eccellenza computazionale e la governance municipale è il progetto del Gemello Digitale Civico di Bologna (Digital Twin urbano). Realizzato in collaborazione con l'Università di Bologna, Cineca e Fondazione Bruno Kessler, questo modello virtuale multidimensionale raccoglie i dati geospaziali, la sensoristica IoT ambientale e i flussi di mobilità della città, consentendo all'amministrazione di simulare l'impatto di varianti urbanistiche, isole pedonali e interventi di adattamento climatico, guidando Bologna verso l'obiettivo europeo della neutralità carbonica entro il 2030.

6. VOCI DELLA COMUNITÀ, ISTITUZIONI ED ESPERTI

L'evoluzione del Tecnopolo si riflette direttamente nel dibattito civico, scientifico e politico, polarizzando aspettative di sviluppo e istanze di sostenibilità territoriale.

Matteo Lepore, Sindaco di Bologna: "Il Tecnopolo e il distretto TEK non sono una cittadella chiusa della scienza, ma il nuovo cuore produttivo e democratico della città. Con il Gemello Digitale mettiamo la potenza di calcolo di Leonardo al servizio dei cittadini per gestire il traffico, prevenire le emergenze climatiche e garantire case e servizi di qualità. Vogliamo dimostrare che l'innovazione tecnologica può e deve tradursi in giustizia sociale ed ecologica."

Sanzio Bassini, Direttore HPC di Cineca: "Con Leonardo abbiamo colmato il divario strategico tra l'Europa e le altre superpotenze computazionali. La nostra architettura non serve unicamente alla ricerca pura: oltre il 50% delle ore di calcolo supporta programmi applicativi per la transizione verde, la scoperta di nuovi materiali per l'accumulo energetico e la risposta a pandemie globali. La sfida dei prossimi anni sarà l'ibridazione quantistica nativa."

Dott.ssa Elena Casolari, ricercatrice ECMWF: "Operare al Tecnopolo di Bologna, a stretto contatto con le risorse di Cineca e INFN, ha impresso una svolta fondamentale all'accuratezza delle nostre previsioni. La capacità di computare modelli d'insieme ad altissima densità ci consente di anticipare fenomeni precipitativi estremi con un margine temporale e spaziale inimmaginabile fino a un decennio fa."

Rappresentante della Consulta di Quartiere Navile: "Guardiamo con orgoglio alla presenza del supercomputer, ma la sfida per noi residenti riguarda la vivibilità quotidiana: il completamento rapido dei cantieri tranviari, l'accessibilità degli alloggi per i giovani e la garanzia che il recupero delle ex caserme restituisca parchi e spazi di aggregazione a un quadrante storicamente periferico."

Le testate locali come BolognaToday e Il Resto del Carlino evidenziano costantemente come l'afflusso stimato di oltre 1.500 ricercatori altamente qualificati da tutto il mondo stia riconfigurando il mercato immobiliare e l'offerta di servizi culturali del capoluogo emiliano, stimolando la creazione di una comunità accademica cosmopolita e interconnessa.

7. ANALISI DI PROSPETTIVA: LA SOVRANITÀ DIGITALE EUROPEA E IL FUTURO DELL'EXASCALE

Nel quadro geopolitico internazionale, dove la capacità di elaborare big data e di addestrare intelligenze artificiali ridefinisce i rapporti di forza tra nazioni, il Tecnopolo di Bologna si colloca come presidio inderogabile di sovranità tecnologica per l'Unione Europea.

La traiettoria evolutiva già delineata per il quinquennio 2026-2030 prevede: 1. L'Upgrade Tecnologico verso l'Exascale: Il progressivo potenziamento di Leonardo (attraverso moduli di accelerazione avanzati con GPU di nuova generazione a 4 nanometri e HBM3e) per raggiungere la soglia simbolica e operativa dell'Exaflop in virgola mobile, consentendo simulazioni biologiche a livello di intero organo cellulare. 2. L'Integrazione del Quantum Computing Hub: L'installazione di processori quantistici a qubit superconduttori e trappole ioniche (EuroQCS-Italy), che opereranno in modalità di co-processing quantistico per abbattere i tempi di risoluzione dei problemi combinatori NP-hard. 3. L'Istituto ONU per l'Intelligenza Artificiale: L'inizio delle attività della sede distaccata dell'Università delle Nazioni Unite (UNU), che sfrutterà i dati di Leonardo per supportare i governi del Sud globale nell'adattamento ai disastri ambientali e nella pianificazione di megalopoli sostenibili.

La Data Valley bolognese cessa così di essere un mero toponimo economico per trasformarsi in un laboratorio di civiltà digitale, in cui l'eredità monumentale del razionalismo italiano accoglie la frontiera più avanzata della scienza mondiale.

8. PUNTI CHIAVE E QUADRO RIASSUNTIVO PER I LETTORI

Per comprendere l'articolazione complessiva dell'opera e le sue ricadute, si riporta il seguente quadro analitico comparato:

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|                           QUADRO DI SINTESI STRATEGICO - TECNOPOLO DI BOLOGNA                     |
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| Ambito di Analisi        | Descrizione e Valori di Riferimento                                    |
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| Localizzazione           | Via Stalingrado 84/3, Bologna (Ex Manifattura Tabacchi, Quartiere Nav.)|
| Progettista Storico      | Ing. Pier Luigi Nervi (Progettazione originale 1952)                   |
| Area di Riqualificazione | 277 ettari di rigenerazione urbana complessiva (TEK District)          |
| Supercomputer Principale | Leonardo (Gestione Cineca / EuroHPC JU; HW Eviden BullSequana XH2000)  |
| Prestazioni di Calcolo   | > 250 PFlop/s di picco teorico; 13.824 GPU NVIDIA A100                 |
| Rete di Connessione      | NVIDIA Mellanox HDR 200 Gb/s InfiniBand (Topologia Dragonfly+)         |
| Efficienza Termica       | Direct Liquid Cooling ad acqua calda (37°C in, 43°-47°C out; PUE <1.10)|
| Principali Enti Insediati| Cineca, ECMWF Data Center, INFN Tier-1, ENEA, CNR, UNU (Nazioni Unite) |
| Progetti Scientifici     | Destination Earth (Gemello Digitale Terra), Drug Discovery, LLM UE     |
| Progetti Civici Cittadini| Gemello Digitale di Bologna, Teleriscaldamento urbano da cascami term. |
| Fonti & Documentazione   | Portali ufficiali: Comune di Bologna, Regione E-R, Cineca, ANSA, RAI   |
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9. TAKEAWAY BOX: I PILASTRI DELLA RIVOLUZIONE COMPUTAZIONALE A BOLOGNA

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TAKEAWAY: SINTESI E PUNTI CHIAVE DELLA NOTIZIA

• Rinascita Monumentale: Il Tecnopolo di Bologna riconverte il capolavoro in ferrocemento di Pier Luigi Nervi da stabilimento del tabacco a capitale europea dei Big Data, ospitando Cineca, INFN, il Data Center dell'ECMWF e l'Università delle Nazioni Unite (UNU).
• Avanguardia Hardware: Il supercomputer Leonardo dispone di quasi 14.000 GPU NVIDIA A100, connettività InfiniBand Dragonfly+ a 200 Gbps e raffreddamento a liquido diretto (Direct Liquid Cooling) ad acqua calda, garantendo un PUE inferiore a 1.10.
• Impatto Scientifico Planetario: L'infrastruttura calcola in tempo reale il gemello digitale della Terra (Destination Earth) per prevenire disastri climatici, guida la ricerca oncologica molecolare e addestra modelli di intelligenza artificiale aperti ed etici.
• Rigenerazione Urbana Integrata: La trasformazione si espande su 277 ettari nel TEK District, riqualificando via Stalingrado con la nuova linea tranviaria, corridoi verdi, riuso del calore dei server per il teleriscaldamento e il primo Gemello Digitale Civico per la neutralità carbonica entro il 2030.
• Presidio Geopolitico: Bologna consolida la leadership italiana ed europea nel supercalcolo, ponendosi come polo di eccellenza mondiale pronto alla transizione verso l'Exascale e il Quantum Computing.

Riferimenti Istituzionali e Documentazione Informativa

• Per approfondimenti sui progetti di trasformazione urbana e sul Gemello Digitale: Comune di Bologna.
• Per le specifiche tecniche e l'accesso computazionale per la ricerca scientifica: Cineca Supercomputing.
• Per i programmi territoriali e gli accordi internazionali della Data Valley: Regione Emilia-Romagna.
• Per gli aggiornamenti in tempo reale di cronaca e innovazione: ANSA Emilia-Romagna, RaiNews, Il Resto del Carlino e BolognaToday.