Du renfort au Texas pour les supercalculateurs !

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Le mois de mars a révélé deux beaux projets dans le domaine des supercalculateurs au Texas. Ils ont tous deux obtenu d’importants financements de la Fondation Nationale pour la Science ("National Science Foundation", NSF). Le premier projet porte sur le développement d’un logiciel ouvert créé à l’Université Texas A&M, dont le but est de simplifier l’utilisation des supercalculateurs, afin d’aider la communauté scientifique à en exploiter le potentiel. Le second projet concerne la mise en service d’un nouveau supercalculateur baptisé "Stampede", dont la puissance devrait atteindre 10 pétaflops [1] lorsqu’il sera totalement opérationnel au Centre Informatique Avancé du Texas ("Texas Advanced Computer Center", TACC) de l’Université du Texas à Austin.

Le Texas tient historiquement un rôle central dans le domaine de l’informatique, avec la découverte en 1958 du circuit intégré par Jack Kilby alors qu’il travaillait au sein de la compagnie Texas Instrument. L’Etat est ainsi le berceau du microprocesseur, et maintient depuis son ambition de rester dans la course aux technologies de pointe de l’informatique.

Or, c’est un secteur qui évolue incroyablement vite ! Ainsi le premier supercalculateur à avoir officiellement dépassé la puissance de 1 pétaflops en 2008, le "Roadrunner" d’IBM, s’avère être déjà obsolète : il a été désarmé le 31 mars 2013 au laboratoire Los Alamos du Département d’Energie des Etats-Unis pour laisser place à une nouvelle machine plus performante "Ciello". Actuellement, une vingtaine de supercalculateurs dans le monde opèrent au-delà du pétaflops.

L’engouement pour ces machines à haute performance tient au fait qu’elles permettent aux chercheurs d’approfondir et de repousser les limites des connaissances actuelles dans leurs champs d’expertise : ils peuvent réaliser des simulations et modèles plus complexes nécessitant de fortes puissances de calcul, et aborder ainsi des problèmes qui seraient hors de portée par la seule observation ou expérimentation en laboratoire. Par ailleurs, elles permettent de réaliser les calculs en un temps moindre et d’ainsi gagner en efficacité. Les utilisateurs principaux sont donc les institutions de recherche et les entreprises, dont les sujets d’étude nécessitent de grosses puissances de calcul : prévisions météorologiques, étude du climat, simulations aérodynamiques, simulations d’explosion d’arme nucléaire, imagerie de tumeurs du cerveau, mécanique des glaciers, calculs de résistance des matériaux, cryptanalyse, simulations en finance et assurance, etc. Mondialement, la demande industrielle occupe près de la moitié des supercalculateurs, tandis que la recherche en détient un quart et les universités un peu moins du dernier quart (voir figure 1).


Classement par type d’utilisateur des supercalculateurs figurants dans le top 500 mondial de novembre 2012
Crédits : MS&T, d’après les données http://www.top500.org/



Répartition du nombre de supercalculateurs par pays, figurants dans le top 500 mondial de novembre 2012
Crédits : MS&T, d’après les données http://www.top500.org/


Concurrence mondiale et classement

Le classement mondial des 500 supercalculateurs les plus performants doit continuellement être actualisé car le secteur évolue très rapidement. D’après le classement de novembre 2012, la machine "Titan" construite par Cray Inc. pour le Laboratoire national d’Oak Ridge dans le Tennessee détient la première place, avec une puissance de calcul de 17,59 pétaflops. Il est intéressant de noter que la moitié des supercalculateurs de ce classement appartiennent aux Etats-Unis (51%) (voir figure 2). La France en possède 21 (4%), dont deux du CEA figurent dans le top 20. Cependant, IFP Energies Nouvelles a inauguré en janvier dernier son premier supercalculateur "ENER", d’une puissance de 110 téraflops (i.e. 10^12 flops), sur le site de Lyon, qui se placerait en 204e position. Par ailleurs, l’entreprise Total a récemment annoncé le lancement du supercalculateur "Pangea" sur son site de Pau, qui devrait fonctionner à 2,3 pétaflops, se plaçant à la 9e position. Total devance ainsi son concurrent britannique BP dont un supercalculateur de 2 Pétaflops est actuellement en cours de construction à Houston, Texas. Les forages étant très chers, le besoin d’images précises du sous-sol sont une priorité de ces entreprises. Grâce au supercalculateur, elles peuvent analyser beaucoup plus de données séismiques bien plus rapidement, permettant ainsi de définir le strict minimum de puits à forer pour le plus de rentabilité possible.

Les nouveaux projets au Texas

Concernant la machine Stampede du TACC au Texas, officiellement mise en service le 27 mars dernier, elle se situe en 7e position du classement mondial. La NSF lui a octroyé un budget de 50 millions de dollars pour les 4 années à venir. Construite par Dell, elle comprend plus de 500.000 processeurs, disposés dans 182 armoires occupant une salle de 1022 m2. Un système de plomberie est installé sous le sol afin de refroidir la salle via la circulation d’eau à 7°C. La consommation d’énergie du système est monstrueuse : on s’attend à 9 mégawatts de puissance par an, soit l’équivalent de la consommation de 9.000 foyers.

C’est par ailleurs le premier supercalculateur à utiliser la technologie Xeon Phi, un coprocesseur utilisant l’architecture de Intel "à plusieurs coeurs intégrés" (en anglais : MIC pour "Many Integrated Core), et qui augmente la performance des processeurs principaux. Ces coprocesseurs comprennent jusqu’à 50 coeurs, et représentent à peu près 8 pétaflops sur les 10 pétaflops de Stampede.

Le projet Stampede sera utilisé pour la recherche scientifique nationale pour la prédiction météorologique, la modélisation du climat, la découverte de nouveaux médicaments et l’exploitation et production d’énergie. Plus de 1000 études de recherche différentes devraient en bénéficier chaque année. Le temps d’utilisation du système sera gratuit, mais l’accès sera accordé par un comité scientifique national. Par ailleurs, l’accès sera aussi ouvert aux étudiants de l’université, qui pourront simplement s’identifier sur le système Stampede afin de l’utiliser.

Le projet de logiciel ouvert de l’Université Texas A&M a lui, reçu un financement de 1,3 millions de dollars de la NSF. Réalisé par le professeur de mathématiques Wolfgang Bangerth, le financement de la NSF doit aider à élargir l’utilisation du logiciel à plus de chercheurs, en le rendant plus pédagogique et adaptable.

Ces deux projets illustrent la volonté du Texas d’ouvrir la recherche scientifique pour la rendre accessible à l’ensemble de la communauté scientifique. Les supercalculateurs sont un moyen de dynamiser cette approche de la recherche, afin que la connaissance scientifique soit partagée pour tous.



[1] Le flops est une unité de mesure de la vitesse d’un système informatique et représente le nombre d’opérations flottantes par seconde. Un pétaflops correspond à 1015 opérations flottantes par seconde : 1 Pétaflops = 1015 flops.

Sources :


- Renseignements, statistiques et données sur les 500 meilleurs supercalculateurs au monde : http://www.top500.org/
- Article sur le projet de développement de logiciel facilitant l’utilisation des supercalculateurs à l’Université Texas A&M : http://www.chron.com/news/houston-texas/houston/article/Texas-A-M-researcher-receives-grant-for-4391680.php
- Article sur le lancement du supercalculateur "Stampede" à l’Université du Texas à Austin : http://bionews-tx.com/news/2013/03/27/the-university-of-texas-at-austin-unveils-stampede-supercomputer/

Pour en savoir plus, contacts :


- Page d’accueil de la NSF ("National Science Foundation") : http://www.nsf.gov/
- Page personnelle du professeur Wolfgang Bangerth, de l’Université Texas A&M : http://www.math.tamu.edu/~bangerth/
- Page d’accueil du TACC ("Texas Advanced Computer Center") : http://www.tacc.utexas.edu/
- Liste et présentation des trois supercalculateurs du TACC de l’Université du Texas à Austin : http://www.tacc.utexas.edu/resources/hpc
- Présentation du supercalculateur d’IFP Energies Nouvelles : http://www.enerzine.com/603/15374+ifp-energies-nouvelles-se-dote-dun-supercalculateur-a-110-tflops+.html
- Articles sur le nouveau supercalculateur de Total :
* http://chenected.aiche.org/energy/totals-new-supercomputer-9th-fastest-in-the-world-trumps-bp/
* http://www.reuters.com/article/2013/03/22/us-total-supercomputer-idUSBRE92L0XF20130322
- Articles sur le supercalculateur Stampede à l’Université du Texas à Austin :
* Avril 2013 : Article issu du site des Technologies Mellanox qui ont fabriqué l’InfiniBand du supercalculateur Stampede : http://www.nasdaq.com/article/mellanox-fdr-56gbs-infiniband-powers-stampede-supercomputer-now-fully-deployed-at-texas-advanced-computing-center-20130402-00348#.UXb-9qI2ayA
* Décembre 2012 : http://www.datacenterknowledge.com/archives/2012/12/07/stampede/
* Septembre 2011 (projet de construction de Stampede) : http://alcalde.texasexes.org/2011/09/ut-wins-50-million-to-build-stampede-supercomputer/ - http://edition.cnn.com/2011/09/22/tech/innovation/texas-supercomputer
- Page de présentation du coprocesseur Xeon Phi d’Intel : http://www.intel.com/content/www/us/en/high-performance-computing/high-performance-xeon-phi-coprocessor-brief.html
Code brève
ADIT : 72951

Rédacteurs :


- Catherine Marais, Attaché scientifique adjoint, deputy-phys.mst@consulfrance-houston.org ;
- Retrouvez toutes nos activités sur http://france-science.org.

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….