Article paru dans notre lettre d'information du 18 juin 2019

Supercalculateur Joliot-Curie : 22 PFlop/s à la disposition des chercheurs

La simulation numérique et la puissance de calcul sont des éléments clés pour la compétitivité de la recherche, de l’industrie et des services. Il suffit de voir la course acharnée à laquelle se livrent les USA, la Chine, le Japon et l’Europe en la matière pour s’en persuader. C’est dans ce contexte que vient d’être inauguré en France le supercalculateur Joliot-Curie, qui atteindra bientôt les 22 PFlop/s, et qui est mis à la disposition des chercheurs européens par le GENCI.

La première chose qui frappe quand on entre dans la salle hébergeant le supercalculateur Joliot-Curie, c’est le bruit assourdissant, malgré le casque, et l’impression de vide. « Le bruit est dû à la fois au fonctionnement de la machine, au refroidissement liquide de ses processeurs, ainsi qu’à la climatisation de la salle », explique Christine Ménaché, la directrice du Très Grand Centre de Calcul (TGCC) du CEA, qui héberge la machine. « Quand à l’impression de vide elle n’est que temporaire, car d’ici quelques semaines nous allons débuter l’installation de la seconde tranche du supercalculateur Joliot-Curie, pour passer de 9,4 PFlop/s à 22 PFlop/s, ce qui va remplir les espaces actuellement vides ».

La machine Joliot-Curie dont la puissance va prochainement passer de 9,4 à 22 PFlop/s, ce qui en fera la 3e supercalculateur français.
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Une visite qui clôturait la cérémonie d’inauguration de ce nouveau supercalculateur, le troisième de France en terme de puissance de calcul. Conçu par Atos pour le Grand équipement national de calcul intensif (GENCI), le supercalculateur Joliot-Curie, basée sur l’architecture Bull Sequana d’Atos, a une puissance crête de 9,4 PFlop/s (1015 opérations en virgule flottante par seconde), soit une capacité de calcul multipliée par 4,5 par rapport à son prédécesseur, Curie (2 PFlop/s) avec une réduction de la consommation électrique proche d’un facteur deux, mais pour une puissance installée atteignant tout de même 1,5 MW.


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Le supercalculateur Joliot-Curie a été personnalisé par le street-artiste Christian Guémy, alias C215 avec les visages d’Irène et Frédéric Joliot-Curie (Nobels de chimie 1935 pour la découverte de la radioactivité artificielle), afin de mettre en lumière et donner un visage humain à la recherche scientifique française. De même, la salle l’hébergeant, baignée dans une lumière bleue, laisse volontairement apparaitre les goulottes de câbles pour renforcer le caractère industriel et technologique de l’équipement.

Il est hébergé, aux côtés de Cobalt, supercalculateur de 2,4 PFlop/s destiné à l’industrie, au sein du Très Grand Centre de Calcul du CEA (TGCC), une infrastructure pour le calcul scientifique de très haute performance, situé au sein de la Technopôle Teratec à Bruyères-le-Châtel (91). Il est mis à la disposition des besoins de la recherche. Aujourd’hui, la machine Joliot-Curie est utilisée dans plus d’une quinzaine de domaines tels que le climat, l’astrophysique et la géophysique, la biologie, la dynamique moléculaire et les propriétés des matériaux, ainsi que dans un futur proche par la génomique, les neurosciences…

Le troisième supercalculateur français

Joliot-Curie est le troisième supercalculateur français en terme de puissance dans le classement international Top500, derrière le Tera 1000-2 du CEA (24 PFlop/s) et Pangea du groupe Total. Équivalent à plus de 75 000 ordinateurs de bureau, sa puissance offrira aux chercheurs un accompagnement dans tous les usages nécessitant d’importants volumes de calcul et de traitement de données.

La capacité de mémoire vive de ce superordinateur est tout aussi exceptionnelle avec 400 téraoctets. Un système de stockage de données de 5 pétaoctets disposant d’une bande passante de 300 Go/s, des services de visualisation distante des données et de virtualisation complètent le supercalculateur. L’ensemble fait de Joliot-Curie une machine particulièrement bien équilibrée, pour répondre à la fois aux besoins de simulations numériques d’envergure et aux traitements des grands volumes de données ainsi générés.

« La simulation numérique et le traitement de données sont devenus incontournables dans de multiples domaines pour le développement de la compétitivité de nos industries et de notre recherche, pour explorer tout à la fois des choses fondamentales, par exemple en recherche cognitive, mais aussi de répondre à des enjeux du monde économique, qu’il s’agisse de météo, de phénomènes physiques, d’ingénierie ou de médecine. Cela ne peut se faire sans une puissance et une capacité de calcul sans cesse accrues, ce qui ouvre aussi des champs nouveaux en combinant la puissance de calcul avec le traitement de données massives », explique François Jacq, administrateur général du CEA.

Un domaine du calcul haute performance (HPC) où le CEA dispose d’un savoir-faire de très haut niveau, reconnu depuis longtemps en Europe, pour répondre aux besoins de ses multiples activités. Un savoir-faire issu entre autre d’une étroite collaboration depuis plusieurs décennies avec Atos/Bull.

« On ne peut plus faire l’impasse sur le HPC et la simulation. C’est étroitement lié à toute activité de recherche dans quelques domaines que ce soit. Sans HPC et sans outils de simulation, la recherche fondamentale ne serait pas ce qu’elle doit être. Que pourrait faire aujourd’hui un chercheur sans calcul scientifique ? La puissance informatique doit être le pendant de la puissance de l’esprit », affirme de son côté Thierry Breton, PDG d’Atos.

Atos développe dans le domaine du HPC, sur son site d’Angers (49), une capacité de production de machines unique en Europe, capable de rivaliser avec les 3 ou 4 autres acteurs mondiaux. « On travaille à cette excellence en étroite collaboration avec le CEA, notamment sur les aspects consommation énergétiques pour diminuer les coûts et les rejets de CO². On a aussi développé un vrai savoir-faire dans le transfert des flux de données, qui est une vraie spécificité différentiante de nos machines. Nous travaillons aussi sur les accélérateurs quantiques, qui feront sans aucun doute leur apparition dans la prochaine génération de supercalculateurs pour accroitre leur capacité ».

Une augmentation qui ne n’arrêtera pas car on double le volume d’informations généré par l’activité humaine tous les 18 mois ! Actuellement 80 % sont traités dans des Data Center ou dans le Cloud, tandis que 20 % sont traités à l’extérieur, par exemple via l’Internet des Objets. Dans 5 ans, les proportions ce seront inversées, ce qui veut quand même dire que les besoins en traitement dans les Data Center ou dans le Cloud auront quadruplé !

Un outil attendu par la recherche française et européenne

La puissance de calcul de Joliot-Curie sera plus que doublée en 2020. Avec 22 PFlop/s, il sera le troisième calculateur le plus puissant d’Europe dédié à la recherche et le premier en France. Cette montée en puissance du supercalculateur Joliot-Curie s’inscrit dans la compétition internationale vers l’exascale, (1018 opérations en virgule flottante par seconde), qui représente un enjeu stratégique pour la compétitivité des acteurs de l’économie numérique.

Des ruptures technologiques sont encore nécessaires pour parvenir à l’exascale, notamment pour maitriser la consommation énergétique, mais aussi pour réguler les flux d’informations et faire face au volume considérable de données produites par des simulations de plus en plus précises de phénomènes multi-physiques et multi-dimensionnels.

« L’Europe s’est saisie et a compris que le calcul haute performance était un véritable enjeu pour demain en lançant le programme EuroHPC. Il vise à se doter de machines pré-exascale dès 2020/2021 et de deux machines exascales à horizon 2022/2023, dont l’une pourrait avoir sa place au sein de l’écosystème existant autour du TGCC », constate François Jacq, administrateur général du CEA.

100 M€ sur 5 ans

Avec un investissement de 24 M€ réalisé par GENCI, société civile dont les parts sont détenues par l’État, via le Ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation, le CEA, le CNRS, les universités et Inria, Joliot-Curie permet également à la France de répondre à ses engagements en matière de puissance de calcul mise à disposition des chercheurs européens dans le cadre de l’infrastructure européenne de calcul Parternship for Advanced Computing in Europe (PRACE). L’investissement global sera de 50 M€ lorsque la seconde tranche sera mise en route. Le cout total de possession sera d’environ 100 M€ sur 5 ans.

Le programme européen Prace (Parternship for Advanced Computing in Europe) a pour objectif de mettre à disposition des chercheurs européens du monde universitaire et de l’industrie, des ressources de calcul et des services, notamment de formation et de conseil. C’est actuellement environ 140 PFlop/s.

« En effet, outre la mise en place de la stratégie nationale en matière de calcul intensif, ainsi que de stockage et de traitement de données associés, dans le cadre de notre mission de très grande infrastructure de recherche au sein de l’espace de l’enseignement supérieur, nous mettons aussi de la puissance de calcul et de traitement à disposition des chercheurs académiques et industriels (15 à 16 % des programmes) pour développer la compétitivité de la recherche », explique Philipe Lavocat, PDG de GENCI. « Si l’on veut continuer à avancer sur le front de la connaissance, il faut fournir aux chercheurs du calcul haute performance et y associer des actions de post-traitement de données, voir faire appel à des techniques d’IA pour leur permettre de faire des avancées pour porter très haut l’excellence française ».

GENCI c’est trois centres nationaux complémentaires disposant désormais d’une puissance de calcul de 27 PFlop/s pour de la recherche ouverte soumise à publication dans toutes les disciplines (1,8 milliards d’heures de calcul).

« Cette démarche se fait aussi dans le cadre européen à travers le programme PRACE où nous fournissons aux chercheurs européens des heures de calcul avec nos homologues Allemand, Espagnol, Italien et Suisse. Enfin, à l’horizon 2022/2023, nous allons entrer dans un processus de coacquisition d’une machine exascale à travers le programme EuroHPC », conclut Philipe Lavocat.

La course à la puissance ne fait que commencer !

Jean-François Prevéraud

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Ingénieur de formation (ENIM) et journaliste professionnel depuis 1981, Jean-François Prevéraud a participé à de nombreux journaux et lettres d'information (Bureau d'Etudes, CFAO Synthèse, SIT, Industrie & Technologies, Usine Nouvelle...) comme journaliste, rédacteur en chef adjoint ou rédacteur en chef.

En retraite depuis février 2017, Jean-François veut que celle-ci soit active. C’est pour cette raison qu’il reste informé de ce qui bouge dans le PLM dans son sens le plus large (CFAO, Simulation Numérique, Impression 3D, Usine du futur, Réalité virtuelle et augmentée…). Il contribue désormais à notre lettre d’information pour commenter l’actualité que nous publions ou celle qu’il a pu glaner dans les évènements qu’il continue à suivre.

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