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RAPPORT D`ACTIVITES GENCI 2010

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1. Pour b n ficier des derni res opportunit s techno logiques qui seront disponibles en 2011 CURIE est mis en service en deux phases La premi re phase s est d roul e avec succ s fin 2010 et a permis au su percalculateur de d livrer les 105 teraflop s attendus Fin 2011 la seconde phase permettra CURIE d at teindre une puissance de plus de 1 6 petaflop s La premi re tranche de CURIE a t int gr e au deuxi me Regular Call de PRACE lanc le 1 novem Le supercalculateur Bull bullx CURIE b n ficie d une archi tecture g n raliste et modulaire int grant diff rents types de n uds de calcul dont notamment 5040 lames dot es de la pro chaine g n ration de processeurs Intel Xeon Il disposera au total de plus de 90 000 c urs de calcul et sera coupl un sys t me d entr es sorties lui permettant de stocker plus de 10 Po de donn es un d bit de 150 Go s La prise en compte de l impact sur l environnement est au jourd hui un l ment important dans la conception d un super calculateur CURIE comme le TGCC ont t optimis s pour minimiser la consommation lectrique tout en d livrant une puissance de calcul consid rable e nouvel investissement dans le domaine du calcul intensif est un outil strat gique de comp titivit pour les Etats et les entreprises et un instrument incontournable pour la recherche bre 2010 pour une allocation d une ann e d heures de ca
2. un superordinateur loi celui de M t o France Toulouse d inciter les dci sy int resser Le programme HPC PME ad mur e semaine Il s int gre dans le plan France num rique 2012 de soutien la comp titivit des PME Quatre associ s Aerospace Valley Axelera chimie et environnement alogic solutions miniaturis e ligentes et System tic daal complexes L objectif est d accompagner au quotidien les PME en mettant des experts leur disposition r sume Catherine Rivi re PDG de Genci tenir et accro tre la comp titivit des PME dont les projets d innovation industrielle peuvent tirer parti de l utilisation du calcul haute performance Accompagner les PME vers le HPC F N partenariat avec quatre p les mondiaux de comp titivit nouent un partenariat pour faciliter et encourager l acc s des PME au calcul haute performance HPC B ti en coh rence avec les recommandations du plan France Num rique 2012 ce programme vise Le GENCI Grand Equipement National de Calcul Intensif l INRIA et OSEO en a sou SCIENCES tr HPC La France se dote d un nouveau supercalculateur october os 2010 14 08 10 10 45 GENCI Orders Supercomputer La puissance de calcul disporuble pour la recherche en France va encore augmenter avec l acquisition d un nouvel quipement galant tes meilleurs supercalculateurs de la plan te T En ipp I a Dee i La Fra
3. C est dans le cadre de l appel d offres GENCI CAPS en treprise voir encadr que le Laboratoire proc d s mat riaux et nergie solaire du CNRS PROMES UPR 8521 a t s lectionn en 2010 pour l optimisation du code du projet PEGASE Production of Electricity from Gas and Solar Energy Men en partenariat avec le Conseil g n ral des Py r n es Orientales PEGASE a pour objectif de d finir et d exp rimenter un prototype d installation solaire haut rendement sur le site de l ancienne centrale tour Th mis Targassonne 66 Cette centrale fonctionne de la fa on suivante un flux de lumi re concentr par 80 miroirs ou h lios tats est transform en lectricit par le biais d un fluide caloporteur chauff dans un changeur plac au sommet de la tour Cet changeur en cours d in dustrialisation utilise l air et la plupart des transferts thermiques entre l changeur et le fluide se fait par convection au niveau des parois Un des objectifs de PEGASE vise simuler l ensemble des transferts thermiques radiatifs et convectifs pour concevoir et valider un nouveau prototype d changeur o lair est remplac par un m lange forte teneur en gaz effet de serre et en estimer le b n fice obtenu en termes de rendement Or mod liser les transferts radiatifs aux temp ra tures de l changeur environ 700 C a longtemps t consid r comme inaccessible en dehors de quelques situati
4. Simulation de la combustion turbulente et d monstrateur calcul intensif pour l optimisation des chambres de combustion a ronautiques Centre Europ en de Recherche et de Formation Avanc e en Calcul Scientifique CERFACS et Institut de M canique des Fluides de Toulouse UMR CNRS 5502 Responsables projet P Wolf et T Poinsot Moyens GENCI JADE CINES Trouver des moyens toujours plus efficaces plus propres et Parmi les voies explor es pour disposer de sources nerg tiques MONNIER TIM AE ST EC plus efficaces et plus propres le CERFACS s est concentr sur une CART EA E technologie couramment utilis e pour la production lectrique RTE EE EE CT AE et la propulsion des v hicules h licopt res avions de ligne ba HENTAI En teaux les turbines gaz Ces derni res constituent en effet TETTEM CETINA aujourd hui la technologie la plus efficace utilisant des nergies fossiles leur rendement pour la production d lectricit est l un des meilleurs tandis que le niveau de pollution qu elles produisent reste tr s faible Malgr ces avanc es techniques la compr hension et l optimisation du comportement des turbines sont indispensables pour am liorer encore significativement leur rendement et r duire les niveaux de pol lution Les tudes r alis es sur le supercalulateur JADE du CINES ont permis de simuler certaines des instabilit s dites azi muthales se produisant dans la chambre de combustion d un d
5. changes et les collaborations entre le monde de la recherche acad mique et celui de l industrie dans le domaine de la simu lation num rique haute performance En 2010 l Ineris Institut national de l environnement in dustriel et des risques et Areva num ro un mondial du nucl aire ont rejoint EDF Snecma Turbomeca Techspa ceAero EADS Astrium en tant que partenaires industriels du CCRT LE CCRT PROPOSE DIFF RENTES ARCHITECTURES DE CALCULA TEURS PARALL LES VECTORIELS ET HYBRIDES AFIN DE R PONDRE AUX BESOINS DE SES 2500 UTILISATEURS SA PUISSANCE DE CAL CUL GLOBALE D PASSE EN 2010 LES 380 TERAFLOP Ss Le CCRT dispose notamment d un calculateur hybride BULL nomm TITANE et financ par GENCI comprenant 1068 n uds de calculs g n ralistes base de processeurs Intel Xeon Nehalem 103 Tflops dont 96 sont quip s d acc l rateurs GPU Nvidia 192 Tflops SP L utilisation de la partie hybride de ce calculateur tait encore explora toire en 2009 mais devient de plus en plus r guli re tra vers les appels projets DARI En effet la demande pour 2011 est deux fois plus importante que les ressources GPU disponibles La plateforme vectorielle NEC SX9 4 8 Tflops est enti rement d di e la communaut du climat pour permet tre la France de tenir ses engagements dans le projet GIEC Afin d h berger l ensemble des r sultats produits par ces simulations il a fallu augmenter la capacit d
6. dr A Ou RAPPORT D ACTIVIT S 2010 B D e p u l S 2 00 7 P les investissements r alis s par GENCI ont permis de mettre dispo sition de la communaut scientifique fran aise une puissance de calcul significative de l ordre de 600 tera flop s soit un gain d un facteur 30 en quatre ans Ce tte dyn am l q u e s est poursuivie en 2010 avec l extension du supercal culateur JADE Montpellier voir pages 16 et 17 et l installation de la premi re tranche de la machine CURIE Bruy res le Ch tel voir pages 14 et 15 qui est galement la concr tisation de l engagement de la France au niveau europ en voir page 19 Install e dans le Tr s Grand Centre de Calcul du CEA TGCC CURIE a t ouverte aux scientifiques fran ais et europ ens le 1 janvier 2011 Avec Equip meso qui figure parmi les laur ats de l appel projets Equipements d ex cellence lanc en 2010 par les pouvoirs publics dans le cadre des Investissements d avenir ce sont les moyens r gionaux dits de Tier 2 qui vont tre significativement renforc s rendant possible la constitution d un cosyst me int gr du calcul in tensif r gional national europ en pour faire tous les niveaux et chaque fois que possible de la simulation num rique et du calcul intensif un vecteur de d veloppement scientifique et conomique Ce projet est coordonn par GENCI en lien avec dix partenaires universitaires et acad miques en r gio
7. ment l augmentation d un facteur mille du nombre de processeurs n cessaires la r duction d un m me facteur de la bande passante m moire qui leur est accessible ainsi que des erreurs non d tect es toutes les deux ou trois mi nutes Nous aurons besoin de nouveaux algorithmes et de nouveaux logiciels de meilleures m thodes de valida tion et de v rification ainsi que de d velopper et d opti miser de nouveaux outils Du fait que pour nombre d applications scientifiques le co t du calcul augmente plus vite que la taille du pro bl me r soudre nous ne pourrons pas tirer de b n fice des machines exaflopiques simplement en r solvant des probl mes de plus grande taille nous aurons renforcer le parall lisme de nos algorithmes Soit nous trouvons le moyen d extraire des r sultats significatifs d un mod le stochastique du calcul soit nos algorithmes devront tre tol rants aux fautes Le parall lisme croissant et la r duc tion de la bande passante m moire auront des effets au niveau des microprocesseurs et donc des cons quences sur le march grand public de l lectronique autant que le HPC C est un d fi passionnant Cela nous ouvre galement d immenses opportunit s en termes d innovation Ceci mis part m me s il s agit seu lement de maintenir notre comp titivit il nous faudra investir massivement dans le d veloppement logiciel la mise en place d une e infrastructure qui interagira de
8. riques les vents et oc aniques les courants Les oc ans Dans une configuration th orique la nature et le r le des mou EEE OEM MES E E vements turbulents oc aniques de proche surface aux EE TME VET I a E E E REE chelles comprises entre environ un et vingt km sont exami tui Eur ECO ENT AIE n s A ces chelles qui constituent ce qu on appelle la sous OM Em m so chelle en comparaison des structures m so chelles tourbillons de 50 200 km de diam tre l oc an est constitu d une multitude de fronts intensifi s en surface Les caract ristiques de ces fronts extension verticale intensit sont fortement contraintes par les param tres envi ronnementaux coulement grande chelle et m so chelle stratification ambiante for ages atmosph riques La figure ci dessous montre la vorticit du champ de courant deux profondeurs de l oc an superficiel surface et 800 m tres On constate une asym trie cyclone anticyclone fonction de la profondeur Les cyclones dominent entre 0 et 600 m tres de profondeur soit une extension verticale nettement sup rieure celle observ e dans des tudes r centes alors que la vorticit anticyclonique domine entre 600 et 1000 m tres de profondeur Roullet et Klein Phys Rev Lett 2010 Cette forte asym trie sur la verticale qui caract rise des dynamiques diff rentes est en cours de rationalisation en termes de flux de chaleur verticaux Champ de vorticit
9. t 2008 le supercalculateur JADE fourni par la soci t SGI a b n fici en 2010 d une extension de 120 teraflop s de sa puissance de calcul La mise en production de cette tranche suppl mentaire lui permet d sor mais d atteindre une puissance de 267 teraflop s UNE CAMPAGNE DE GRANDS CHALLENGES Un supercalculateur comme JADE ce sont quelques milliers de serveurs ou n uds de calcul compos s de dizaines d unit s de calcul et reli s entres eux par des r seaux tr s haut d bit La mise en route de ce type d quipement s av re toujours complexe et n cessite de s assurer de son bon fonctionnement mais galement de valider l ensemble des l ments mat riels et logiciels qui le composent Mod lisation l chelle mol culaire de la d formation d une v si cule sous l effet de champs lectriques M Tarek Le cluster SGI Altix ICE 8200 JADE est un supercalculateur sca laire parall le d une puissance cr te de 267 Tflop s Con u sur la base de n uds de calcul m moire partag e in terconnect s par un r seau InfiniBand il est compos de 23040 c urs Intel Xeon dot s chacun de 4 Go de m moire Une ca pacit de stockage local de 700 To permet d effectuer des acc s rapides 15 Go s aux donn es g r es par le syst me de fichier parall le Lustre Il est compl t par une machine hybride de 256 c urs coupl s des GPU Pour v rifier les performances de l
10. 2009 Cette attribution scalaire repr sente 7 du potentiel brut GENCI soit presque le double de l an dernier l attribution de ressources vectorielles s l ve environ 683 000 heures vectorielles soit environ 75 du potentiel vectoriel brut GENCI et 25 000 heures sur processeurs gra phiques GPU soit moins de 1 du potentiel GENCI Comme annonc l an dernier les attributions vectorielles du CT1 servent en grande majorit la r alisation des simulations du GIEC Groupe d experts intergouvernemental sur l volution du climat Comme le taux de parall lisation des mod les climatiques augmente rapidement c est sans doute une des derni res fois qu un projet majeur de GENCI est presque totalement tribu taire d une attribution vectorielle l utilisation de la machine Blue Gene BABEL au CNRS IDRIS Orsay reste assez faible et cette consommation devrait encore se r duire au profit de la ma chine europ enne PRACE du m me type JUGENE Une caract ristique primordiale du calcul intensif dans le secteur du CT1 est le regroupement des chercheurs autour d un petit nombre d outils logiciels communautaires sp cialis s de taille quasi industrielle comportant parfois plus d un million de lignes de code Ces grands logiciels de mod lisation tr s sp cifiques sont d velopp s par des consortiums scientifiques qui structurent fortement les recherches du CT1 Les principaux exemples de ces logiciels communautaires sont l
11. Aux c t s des PME pour lesquelles un accompagnement sp cifique est indispensable GENCI a donn acc s ses moyens de calculs en 2010 de grands groupes industriels en coh rence avec les politiques port es par ses associ s pour leur permettre de changer d chelle Ainsi la mission de GENCI de promouvoir l utilisation du calcul intensif au service de la comp titivit nationale a t elle pu se d ployer pleinement au cours de l ann e pass e Le calcul intensif doit tre accessible tout scientifique sur le territoire na tional Pour d multiplier son action au ni veau r gional GENCI a obtenu le fi nancement d Equip meso aupr s du Commissariat g n ral l investisse ment Le projet associe dix acteurs natio naux et r gionaux pour faire partout en France et chaque fois que possible du calcul intensif et de la simulation num rique un vecteur de d veloppe ment scientifique et conomique Ce rapprochement avec les Universit s doit permettre de mettre en oeuvre une d marche de formation de sp cialistes ma trisant le calcul intensif et la simulation num rique Equip meso a trois grands objectifs d velopper au niveau r gional la stra t gie nationale port e par GENCI en mati re de calcul intensif avec des centres de calcul universitaires ren forcer les comp tences et les capaci t s de calcul de ces centres offrir un service d excellence et de proximit qu il
12. Electron phonon coupling in the C60 fullerene within the many body GW approach En pr paration http www yambo code org RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 67 Nouvelles applications et applications transverses du calcul intensif Comit th matique 10 Bilan amp perspectives Thierry Massard pr sident du CT10 e comit rassemble les th matiques transverses plusieurs disciplines ainsi que des th matiques nouvelles dans l application du calcul intensif Cela concerne en particulier les applications industrielles le calcul m canique la conception de grandes installations le comportement de la mati re en conditions extr mes que ce soit dans les int rieurs plan taires ou les grands instruments etc En 2010 cinq dossiers ont t accept s qui sont pour la plupart des projets en continuation 1 Perspectives pour les calculs en min ralogie des couches profondes de la Terre Razvan CARACAS Labo ratoire des sciences de la terre ENS Lyon 2 Interaction rayonnement mati re appliqu e aux composants lectroniques Arnaud BOURNEL Institut d lectronique fondamentale Orsay 3 Optimisation du chargement des r acteurs nucl aires de 3 g n ration Jean Michel DO CEA DEN 4 Caract risation de l quation d tat du fer dans le noyau terrestre par lasers haute nergie Michel Koenig Ecole Polytechnique LULI Orsay 5 Applications des filaments laser ultracourts pour les technologies
13. c est dire visant la comp titivit mondiale au del de la capacit of ferte par les installations nationales dites Tier 1 cle a PRACE NS xt La PRACE AISBL dont le si ge est Bruxelles com prend aujourd hui vingt membres qui repr sentent les pays suivants l Allemagne l Autriche la Bulgarie Chypre l Espagne la Finlande la France la Gr ce Irlande Italie Norv ge les Pays a Bas la Pologne le Portugal la 4 Serbie la R publique Tch que le Royaume Uni la Su de la Suisse et la Turquie La gjy France y est j naturellement ERNA repr sen UN EN t e par de GENCI CE E S r PICARD A T I A L En 2010 l Allemagne et la France qui ont avec l Espagne et l Italie le statut de membre h bergeur d un syst me Tier 0 ont concr tis leur engagement en mettant disposi tion les deux premi res machines Ie Tier 0 de PRACE JUGENE J lich By en Allemagne et CURIE Bruy res le Ch tel en France voir page sui vante E T Pour en b n ficier les chercheurs doivent pr senter un projet de recherche effectu en collaboration avec un laboratoire h te et n cessitant des ressources en calcul Les projets sont valu s sur crit res scienti fiques et techniques par un panel unique d experts europ ens voir page 28 l interview de Richard Ken way chairman du Scientific Steering Committee de PRACE Pour soutenir l
14. en jeu entre la prot ine et le ligand ce qui a permis de rationaliser l ensemble des donn es thermodynamiques ob serv es et calcul es E M Retegan H Jamet A Milet Exploring the binding of inhibitors derived from tetra bromobenz imidazole to the CK2 protein using a QM MM PB SA approach J Chem Info Model 2009 49 963 62 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Le r le des carbonates dans la dynamique du manteau terrestre Ecole Normale Sup rieure ENS Ulm Laboratoire de Physique Th orique de la Mati re Condens e UPMC et Phy sikalisch Chemisches Institut PCI Z rich Responsables projet R Vuilleumier Moyens GENCI JADE CINES et VARGAS CNRS IDRIS Bien que la teneur en carbone y soit tr s faible cet l ment joue un r le majeur dans la dynamique du man teau terrestre sous forme de carbonates La fusion d bute 300 km de profondeur par la formation de carbonates liquides qui jouent un r le crucial dans la diff rentiation chimique du manteau et dans le d ga zage du CO Cependant la connaissance des propri t s physico chimiques de ces carbonates reste tr s r duite par rapport celle des silicates Une quipe franco suisse de chimistes th oriciens a contribu lever le voile Pour combler cette lacune une quipe internationale regroupant des chimistes th oriciens de Paris et Zurich a simul le comportement de CaCO liquide par dynamique mol culaire ab initio dans l interval
15. l chelle des codes sur les syst mes Tier0 Des crit res minima de scalabilit sont fix s pour chaque machine Besoin d aide bprace appels genci fr 20 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 PRACE Premiers pas J r mie BEC Observatoire de la C te d Azur est un des neuf laur ats du First Regular Call de PRACE dont les r sultats ont t annonc s en novembre 2010 Quelles ont t vos motivations pour r pondre au First Regular Call de PRACE Nos recherches portent sur l tude des interactions entre particules telles que de la poussi re ou des gouttelettes suspendues dans un fluide maintenu en coulement tur bulent Nous nous int ressons en particulier la question encore ouverte du r le que jouent les fluctuations turbu lentes dans le d clenchement des pr cipitations des nuages chauds Ce probl me physique est tr s complexe et pour s y atta quer num riquement il faut effectuer des simulations di rectes tr s haute r solution spatiale pendant des temps longs Le temps de calcul n cessaire ces simulations s obtient plus difficilement dans le cadre des appels na tionaux fran ais Qu attendiez vous du passage sur JUGENE La partie hydrodynamique du code avait d j t en pro duction sur des machines comme BABEL et JUGENE Il tait donc d j optimis pour ce type d architecture Il uti lise notamment une d composition de type crayon du domaine spatial Le v ritable d fi
16. l ensemble de l humanit une op ration par seconde sur deux jours 1000 milliards d op rations par seconde TERAFLOP S Puissance de calcul quivalente la quantit de jonctions entre les neurones du cerveau humain 1012 10 1 milliard d op rations par seconde GIGAFLOP S Puissance de calcul utilis e pour aborder la dynamique des fluides 10 1 million d op rations par seconde MEGAFLOP S Puissance de calcul des 1ers gros calculateurs 102 100 op rations par seconde Plus rapide que la puissance de perception des animaux 10 10 op rations par seconde Plus rapide que la puissance de perception du cerveau humain RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 9 wa tifique fran aise Maitre d ouvrage Eh de la strat gie acad mique fran aise en calcul intensif La strat gie pluriannuelle d quipement de GENCI a permis d augmenter si gnificativement la puissance de calcul disponible pour la communaut scien Porteur de la politique fran aise dans le domaine du calcul intensif pour la recherche acad mique GENCI assure la fonction de ma trise d ouvrage pour les moyens nationaux de calcul intensif r partis dans trois centres CCRT du CEA CINES pour l enseignement sup rieur et IDRIS du CNRS qui ont un r le de ma trise d uvre des quipements voir pages 14 16 et 18 En 2010 la strat gie pluriannuelle d quipement de GENCI a permis de porter 600 teraflop s la puissance de calcul
17. mal connus Les travaux r alis s par une quipe du T E teur ET ati SIMAP Grenoble ont permis de progresser dans la RER EEMEIERERSETUT CS connaissance de ce ph nom ne en confortant une n n n th orie formul e dans les ann es 1950 et ouvrant la voie la production de structures semi conductrices des tem p ratures de croissance faible Dans les ann es 1950 des th oriciens avaient postul que la structure atomique d un liquide m tallique pouvait em p cher sa cristallisation lorsqu elle pr sentait une organisation locale en forme de pentagones ne permettant pas un pavage p riodique de l espace Tr s r cemment des simulations de type dynamique mol culaire ab initio ont permis de r v ler la pr sence de structures pentagonales dans des m taux et alliages liquides certains d entre eux tant connus pour leur facilit former des phases quasicristallines au cours d une solidification rapide 1 2 Les simulations de dynamique mol culaire ab initio ont permis galement d expliquer un nouveau ph nom ne de surfusion remarquable 3 savoir une surfusion de plus de 350 C de l alliage eutectique Or Silicium en contact avec une surface de silicium d cor e par des pentagones d or Si une surface est le plus souvent un centre de nucl ation pour une phase liquide dans le cas pr sent cette surface par ticuli re structure le liquide l interface en favorisant l exis tence des pentagones dans l
18. par l Etat le CEA le CNRS les universit s et l Inria et qui supervise les efforts de la France dans ce domaine estime pourtant que 20 000 PME pourraient tirer b n fice de cette technologie Avec F ps d application ai l environnement la finance la biviogis aula pce Qu il de mat riaux acoustiques si un calcul exige vingt aaee travail sur un PC il ne prendra que quelques minutes snina de comt NE hrtan pt mes LP ii sp ci istes L objectif de Genci associ l Inra et Os o est 72 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Les Echos 03 09 2010 SCIENCES 20 12 2010 11 30 Le calcul intensif est utile pour une multitude d applications Petit petit le calcul intensif p n tre tous les secteurs d activit Mais les PME sont encore la tra ne crasement virtuel d une voiture Renault flexibilit de l aile d un Boeing volution de la temp rature de l air tout au long du si cle suivi d un ast ro de r sistance d un rotor d h licopt re valuation d un produit bancaire ou d un risque financier la diversit des travaux de recherche ou de d veloppement dans le secteur acad mique comme dans celui de l industrie faisant pel au calcul intensif est extr mement vari lculateurs f ran PME innovante ais la POrt e des S Un calcul qui exige vingt quatre heures de travail sur un PC ne prendra que quelques minutes
19. quipes de support PREMIERS PAS DU LABORATOIRE ECR Pr s d un an apr s la signature d un accord de colla boration entre le CEA GENCI Intel et l Universit de Versailles Saint Quentin en Yvelines UVSQ pour lan cer en France des actions de R amp D de haut niveau in dispensables pour aborder l Exascale le laboratoire europ en de recherche sur l exascale laboratoire ECR a t inaugur le 25 octobre 2010 Accueillant une vingtaine de chercheurs le labora 24 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Fructueuses collaborations Comme les ann es pr c dentes GENCI s est activement impliqu dans diff rentes collaborations de recherche amp d veloppement notamment pour aider les scientifiques fran ais disposer des technologies les plus en pointe toire ECR a pour objectifs de pr parer et d velopper d ici la fin de la d cennie les architectures mat rielles et logicielles codes scientifiques et outils de pro grammations qui permettront de soutenir le niveau de performance de l exascale Pour r ussir cette v ritable rupture technologique le laboratoire ECR a pari sur le co design c est dire mettre en commun les comp tences des utilisa teurs finaux acad miques comme industriels des experts du calcul intensif et des sp cialistes de la pro grammation num rique La contribution de GENCI s inscrit dans cette double perspective anticipation et pr paration la rupture technol
20. relative en surface panneaux du haut et 800 m tres de profondeur panneaux du bas totale pan neaux de gauche et quand les filaments sont filtr s panneaux de droite Projet 268 P Klein LPO IFREMER 36 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Mod lisation atmosph rique Simulations de la m t orologie de la couche limite d Ekman st ratifi e de la formation des nuages et des pr cipita tions de la physico chimie des a rosols ainsi que des feux de for ts Projets CT1 0005 569 1605 2178 6033 6069 6309 et 6660 Moyens GENCI JADE CINES VARGAS et BRODIE CNRS IDRIS Ce groupe de projets s int resse aux processus complexes qui in fluent sur la structure de la basse atmosph re la formation des pr cipitations et la physico chimie des a rosols L exemple choisi illustre une application de la mod lisation atmosph rique la simulation des incendies de for ts en r gion m diterran enne les cas de Lan on de Provence en 2005 et de Lisbonne en 2003 Ce projet est li au projet ANR IDEA La figure produite ci dessous pr sente des r sultats d une simu lation chelle hectom trique id alis e pr parant des tudes ult rieures sur cas r el Pour ces simulations le mod le atmo sph rique tait perturb par des flux de chaleur sensible et des de for t de type m diterran en ou bor al Les incendies de for t peuvent avoir un effet important sur l cosyst me terrestre lo
21. Curie ainsi que la Maison de la simulation port e par le CEA avec le concours du Cerfacs et du GDR Calcul du CNRS Equip meso poursuit quatre objectifs e d velopper au niveau r gional la strat gie natio nale port e par GENCI en mati re de calcul intensif avec des centres de calcul universitaires e renforcer les comp tences et les capacit s de calcul de ces centres e offrir un service d excellence et de proximit qu il s agisse de formation d ducation ou de calcul com pl mentaire des moyens nationaux e enfin d multiplier localement l initiative lanc e par GENCI avec l INRIA et OSEO pour doper l innovation et la comp titivit des PME Moyens actuels du CALMIP i T pO LJ w i Te S is T N oyehs actuels de l nigersrt de Reims DE Hii 4 T as Chajhp gne Eene QUE HE ee re M 7 ie n y n ee ds d Li r e j L sa El k Li Es Sd hero ET Wabi jar Les i i J pm i h _ Locaux de l Universit de Strasbourg DR Locaux de la Mais n ge la Sim a ala a RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 13 a mission du Centre de calcul recherche et technologie CCRT est double En tant que Tier1 fran ais il contri bue la mise en uvre des moyens de calculs nationaux pour la recherche En tant que centre de calcul ouvert des partenariats industriels il favorise les
22. D ACTIVIT S GENCI 2010 43 Astrophysique et g ophysique Comit th matique 4 Bilan amp perspectives Edouard Audit pr sident du CT4 es th matiques du comit astrophysique et g ophysique concernent pour 2010 LA 52 projets soit une l g re augmentation par rapport 2009 Parmi ces projets environ un tiers 17 projets correspondent des nouvelles demandes il s agit d un taux de renouvellement assez important qui montre que de plus en plus d quipes sont amen es utiliser les grands quipement de calculs pour leurs travaux de recherches Quant la r partition entre astrophy sique et g ophysique elle demeure stable 33 projets pour l astrophysique et 19 pour la g o physique Les machines vectorielles ne sont quasiment plus utilis es par les projets relevant du CT4 La consommation concerne tr s majoritairement les machines scalaires massivement parall les clas siques et ce comit repr sente environ 14 de l attribution sur ces machines Cette proportion n a pas volu depuis 2009 L utilisation de la BlueGene reste tr s trop faible Les quipes ne se sont pas investies dans le portage de leurs codes sur cette plateforme malgr le nombre d heures important disponible en France et les perspectives europ ennes dans le cadre de PRACE En revanche il y a eu un travail substantiel de d veloppement sur GPU et le CT4 utilise lui seul 30 des heures disponibles sur ce type de machine L
23. EUROPA prend en charge l acc s aux ressources de calcul intensif et un service de support person nalis mais galement le financement des frais de transport de logement et de s jour des chercheurs gt http www hpc europa org PR PARER LE PASSAGE L EXASCALE Officiellement lanc le 1er juin 2010 pour 18 mois fi nanc par la Commission europ enne dans le cadre du FP7 l European Exascale Software Initiative EESI a pour objectif de d finir une vision euro p enne et d tablir un agenda de recherche dans le domaine des applications scientifiques et des logi ciels syst me afin de tirer parti des architectures exa flopiques de calcul qui sont attendues pour la fin de la d cennie EESI est organis en lien avec l Interna tional Exascale Software Program IESP et permet 22 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 l Europe d amplifier fortement sa participation no tamment avec un focus sp cifique dans le domaine des applications scientifiques EESI est pilot par EDF autour de 7 autres partenaires contractuels GENCI pour la France EPSRC Grande Bretagne J lich Allemagne BSC Espagne CINECA Italie NWO Pays Bas et ARTTIC une soci t fran aise sp cialis e dans le management de projets eu rop ens EESI s appuie galement sur 17 partenaires associ s dont le CEA l INRIA le CNRS TOTAL le CER FACS et l association Ter tec pour la France L activit d EESI est principalement ax e a
24. ODR l chelle exp rimentale puis pr industrielle l avenir de la plan te Sauvegarder la plan te en prenant les bonnes d cisions Comme l actualit r cente l a montr mod liser avec la plus grande pr cision possible la pro pagation des ondes sismiques dans une r gion un pays ou un continent durant un tremblement de terre est un enjeu scientifique d envergure no tamment pour progresser vers la pr diction des tremblements de terre et de leurs r pliques De m me en climatologie pour conna tre avec le plus tem de r alisme possible le pass de notre climat RCE les conditions actuelles et son volution p ol la voie du virtuel nn x Y Mieux conna tre le fonctionnement du corps humain C est une qu te universelle depuis au moins Ambroise Par le chirurgien d Henri II qui inventa la ligature des vaisseaux sanguins sur les champs de bataille Aujourd hui tester les bonnes th rapies par la mod lisation et la simulation par exemple de ICMG A 2 nouvelles mol cules m dicaments cibl es sur un W lt J type d affection permet de r duire l exploration Dove invasive et l exp rimentation in vivo la qu te du durable R duire l impact des activit s industrielles sur l environnement est une pr occupation la quelle contribue pleinement la recherche acad mique fran aise Par exem ple en cherchant am liorer les performances des syst mes de combu
25. S Le financement de GENCI est principalement assur par la contribution de ses membres hauteur de leur participation dans la soci t civile A cette contribution s ajoutent des al locations de budget attribu es GENCI au titre de son impli cation dans diff rents projets europ ens PRACE HPC Europa Pour l ann e 2010 le budget de GENCI s est lev 29 millions d euros voir r partition ci contre L installation puis l exploitation du supercalculateur CURIE im plant au Tr s Grand Centre de Calcul du CEA TGGC Bruy res le Ch tel est le principal investissement engag par GENCI en 2010 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 7 es performances des supercalculateurs actuels capables d effectuer des mil liards d op rations en une seule seconde permettent aux scientifiques d abor der des ph nom nes de plus en plus complexes pour apporter des r ponses concr tes des probl mes cruciaux du point de vue conomique ou soci tal LAS AL le r ve d Icare Parmi les voies explor es celle de la fusion thermonucl aire ou inertielle qui L Ty L permettrait de reproduire sur Terre ce qui se passe au coeur du So Kir 1 d leil Ces recherches concernent la fois la ma trise mm ITER a s des ph nom nes en jeu et le design des futures 4 A el 2 installations Elles n cessitent un investissement Mg L D en mod lisation et en simulation avant le passage D A g
26. allocations su p rieures un million d heures et jusqu dix millions sur les supercalculateurs JADE CINES 21 projets BABEL CNRS IDRIS 12 projets et TITANE CEA CCRT 11 projets UNE CONSOMMATION QUILIBR E Ces projets gros consommateurs d heures de calcul concernent globalement quatre th matiques de re cherche la chromodynamique quantique QCD ou tude des interactions entre les constituants pri maires du noyau de l atome et la fusion CT5 Phy sique th orique et physique des plasmas ph nom nes de combustion CT2 M canique des fluides fluides r actifs fluides complexes et l astro physique CT4 Astrophysique et g ophysique A contrario 22 projets seulement moins de 4 de ceux qui ont t retenus en 2010 ont demand et obtenu moins de 5000 heures de calcul sur les ma chines JADE du CINES et TITANE du CEA CCRT La majorit des projets scientifiques 553 soit 89 des projets retenus ont re u une allocation allant de 100 000 un million d heures Cette r partition des allocations en heures de calcul montre que la pyramide du calcul intensif a com menc prendre tout son sens En particulier le faible niveau de petits projets re tenus sur les moyens de calcul nationaux d montre que le r le de relais que jouent les centres r gionaux et universitaires fonctionne bien et doit m me tre renforc voir page suivante UNE TR S BONNE DISPONIBILIT Globale
27. comparatifs de Courcy amp col 2010 58 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Fonctionnement des canaux ioniques Equipe de Dynamique des Assemblages Membranaires CNRS UMR 7565 Responsables projet M Tarek Moyens GENCI JADE CINES Pr sents dans la membrane de toutes les cellules les canaux ioniques L quipe de Mounir Tarek tudie par mod lisation mo F ERIES l culaire plusieurs prot ines qui jouent un r le clef R EL EEE EN dans le fonctionnement de certaines membranes bio ERA IAE CAEN logiques Parmi ces prot ines les canaux ioniques qui T ER E RCE ut Eee sont des micro g n rateurs de signaux lectriques pr R SISTER TETE sents dans toutes les cellules plus particuli rement TECE E ENRENE MEN dans les cellules neuronales cardiaques ou muscu laires Les travaux men s visent tudier l activation de ces canaux afin de mieux caract riser leur fonction et de com prendre les m canismes impliqu s dans leurs ventuels dysfonctionnements Les allocations attribu es par GENCI ainsi que celles mises disposition dans le cadre des Grands D fis sur le su percalculateur JADE du CINES environ 4 millions d heures CPU ont permis de mettre en vidence des d tails mol culaires impliqu s dans le fonctionnement du canal jusque l inaccessibles exp rimentalement Sur un syst me de 300 000 atomes il a t possible de simuler la r ponse dynamique d un canal potassique de mam mif
28. crash test de longue dur e climatologie ou encore inaccessibles l chelle humaine astrophysique Le calcul intensif est aujourd hui utilis dans de tr s nom breux domaines acad miques et industriels l environ nement et le climat pr vision m t orologique l automobile crash tests l a ronautique et le spatial dimensionnement de diff rents composants la chimie la m decine et la biologie conception de m dica f ments les mat riaux usure chauffe ment r sistance l nergie prospection p troli re la finance valuation de pro f duits complexes le multim dia cin ma en relief Dans le domaine du calcul intensif on utilise le flop s FLoating point Operations Per Second ou op ration flottante la seconde comme unit de mesure de la puissance des supercalculateurs Les supercalculateurs actuels d livrent quelques centaines de te raflop s comme JADE Montpellier et les plus r cents ont t con us pour atteindre le petaflop s comme la machine CURIE fin 2011 La prochaine g n ration de supercalculateurs attendue dans moins d une dizaine d ann es atteindra l exaflop s 1018 1 milliard de milliards d op rations par seconde EXAFLOP S Puissance de calcul permettant d aborder la mod lisation du cerveau humain dans son ensemble 101 1 million de milliards d d op rations par seconde PETAFLOP S Puissance de calcul qui serait obtenue en faisant effectuer
29. d un seul param tre le nombre de Reynolds directement reli la r solution spatiale Aujourd hui un nouveau cap a t franchi puisqu on peut simuler de fa on confortable des coulements ayant un suffisamment grand nombre d chelles actives pour tre d sign s comme pleinement turbulents Il est donc pos sible de s attaquer de nouveaux d fis en augmentant la complexit des ph nom nes physiques mod lis s Ce rap prochement vers des situations de plus en plus r alistes permettra terme d tudier syst matiquement un sys t me complexe en fonction des param tres qui le carac t risent Et quels enseignements tirez vous de ce passage l chelle p taflopique Le passage l chelle p taflopique n cessite d adapter son code voire parfois m me de le repenser D abord il faut cerner de fa on pr cise les gammes de param tres qu il sera opportun de simuler l quipe doit pouvoir mener ce travail pr paratoire sur un serveur de calcul de taille interm diaire entre la machine de laboratoire et les centres nationaux ou europ ens cet gard le d velop pement des m socentres est un compl ment essentiel celui des moyens p taflopiques Ensuite il faut d finir la strat gie d analyse des r sultats de la simulation mettre en oeuvre pour que sa partie la plus gourmande en m moire et temps de calcul s ex cute en ligne Les volumes de donn es r sultant de l utilisation des machines p t
30. ensemble de projets vise la mod lisation climatique de la REMEN WEEN Er E tarte Terre qu il s agisse de ph nom nes naturels ou anthropog FERRER MEE CE EEE EE niques g n r s par l homme Un d veloppement r cent a per MESSE EEE EN EME EME NE mis de mieux comprendre les m canismes de formation des KAMMEL EE EEE UE CUS pr cipitations orageuses sur les continents tropicaux et d va ACTAE A ELLE RATER EEL ETS luer leur repr sentation dans les mod les de climat s s comme des ph nom nes actuellement observables permet de simuler avec le plus de r alisme possible l volution future L eau est pr sente dans l atmosph re sous la forme de 3 iso ONE EME topes stables HDO H O H 0 et joue un r le pr pond rant dans le transport d nergie autour de la plan te elle s vapore des tendues d eau se condense d o notamment la formation des nuages et pr cipite sous forme de pluies Ses trois isotopes se comportant un peu diff remment dans la formation de la pluie et l vaporation de l eau du sol Ces processus subtils ont t introduits dans le mod le climat de l Institut Pierre Simon Laplace IPSL Risi et al JGR 115 2010 La figure ci dessous illustre les r sultats obtenus En comparant les teneurs en HDO observ es par le satellite TES a et mod lis es par trois versions diff rentes du mod le climatique LMD Z b c d la comparaison permet de discuter l origine des biais de si
31. fa on homog ne depuis l international jusqu au niveau local et un programme de formation au calcul cou vrant toutes les disciplines paies PRACE a commenc relever ces d fis La course x est lanc e et il est temps de prendre de la vitesse RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 33 Environnement Comit th matique 1 Bilan amp perspectives Patrick Mascart pr sident du CT1 L secteur th matique du CT1 Environnement concerne le calcul intensif en sciences du climat de l oc an et de l atmosph re En 2010 le CT1 a s lectionn 58 projets soit 4 projets de plus qu en 2009 Il s agit en grande majorit de projets ayant une dur e de vie sur plusieurs ann es ce qui est dans la logique des d veloppements logiciels importants li s la mod lisation climatique 8 projets sont de nouveaux projets 50 sont des projets pluriannuels Les attributions r alis es ont concern 9 des machines de GENCI 66 attributions de ressources ont t faites sur 5 des machines scalaires parall les au CINES IDRIS du CNRS et au CCRT du CEA 4 attributions ont t faites sur les processeurs graphiques GPU de la machine TITANE du CCRT du CEA enfin 30 attributions ont t faites sur les machines vectorielles au CEA CCRT et au CNRS IDRIS Une analyse grossi re du volume d heures attribu montre que les propositions du CT1 repr sentent 19 millions d heures scalaires en croissance de 7 par rapport
32. incendie de Lan on de Provence en 2005 maille horizontale dx ANR IDEA Projet 005 C Mari LA OMP 200 m Le front d incendie est l abscisse O au sol RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 37 M canique des fluides fluides r actifs fluides complexes Comit th matique 2 Bilan amp perspectives Luc Vervisch pr sident du CT2 C comit th matique regroupe 140 projets de recherche b n ficiant des super calculateurs de GENCI et d di s l analyse des propri t s physiques des coulements de fluides Le spectre des applications concern es est tr s large depuis l a rodynamique externe jusqu aux coulements charg s en polym res ou en interaction avec un champ lectrique en passant par les coulements de liquide r actifs ou encore les flammes La description de la complexit qui r sulte du couplage entre les ph nom nes fortement non lin aires observ s dans ces coulements a consid rablement progress e avec la mise disposi tion des supercalculateurs de GENCI Par la mise en uvre de calculs utilisant plusieurs milliers de processeurs comme le d montre les trois exemples ci apr s il est aujourd hui possible d ana lyser le comportement d taill d un coulement complexe dans des syst mes r els En compl ment des tudes plus fondamentales pr parent les m thodes et les mod les num riques de demain avec une croissance sensible sur l ann e 2011 des projets pr
33. laser Energy Research facility Sont ainsi abord s des probl mes d lectromagn tisme avec des simulations visant concevoir des instruments pour l tude des interactions onde vivant 1 de physique th orique avec des th mes aussi riches que la QCD sur r seau 2 le chaos quantique les propri t s lectroniques des solides et de la mati re condens e 3 et de physique des plasmas cr s par interaction laser mati re ultra haute intensit ou de fusion magn tique FCM ou inertielle FCI Parmi les faits marquant de ces deux th matiques outre les deux exemples d velopp s en pages suivantes il convient de mentionner une tude num rique de l acc l ration d lectrons par laser au del du GeV l aide du code CALDER voir illustration page 51 4 le d veloppement d un outil num rique hybride fluide particules d riv du code XTOR 2F 5 et une analyse bidimen sionnelle de la g n ration et du transport d lectrons suprathermiques mettant en exergue le r le des courants de surface 6 En 2010 environ 260 millions d heures ont t attribu es sur l ensemble des machines disponi bles l exception des NEC SX8R et SX9 du CCRT aux 42 dossiers valu s Une dizaine d articles remercient GENCI pour son soutien et l acc s ces ressources Une demi douzaine de th ses en ont galement b n fici E 1 M Keenan et al IEEE Trans Biomed Engineering 58 207 2011 2 C Alexandrou et a
34. mise la disposition de la communaut scientifique fran aise Ce gain d un facteur 30 en quatre ans s est notamment concr tis en 2010 par la mise en uvre de l extension de la machine JADE au CINES voir page 17 Par ailleurs en fin d ann e l installation du supercalculateur p taflopique CURIE acquis par GENCI a d but au Tr s Grand Centre de Calcul du CEA TGCC Bruy res le Ch tel voir page 15 PR S DE 405 MILLIONS D HEURES ATTRIBU ES 2010 est la deuxi me ann e de mise en uvre de la proc dure unifi e d attribution des heures de calcul sur les moyens nationaux Lors des deux sessions de la campagne 2010 organi s es en janvier et en juillet pr s de 405 millions d heures Mh ont t globalement attribu es 619 projets de recherche 5 GENCI Au total 634 dossiers avaient t d pos s un nom bre en hausse de 11 4 par rapport 2009 dont 185 b n ficiant d un soutien de l Agence nationale de la recherche ANR soit pr s d un tiers des dos siers voir page suivante Leur r partition globale par comit s th matiques tend s quilibrer Ainsi les moyens de calcul natio naux ont ils une vocation pluridisciplinaire qui b n ficie l ensemble des communaut s scientifiques La campagne 2010 s est galement caract ris e par la forte augmentation du nombre de dossiers d po s s aupr s de trois comit s th matiques M ca nique des fluides fl
35. par le CINES permet d adresser de grands d fis scienti fiques Elle offre l opportunit d effectuer des simulations jusque l inaccessibles La derni re campagne de Grands Challenges r alis e en 2010 sur JADE a no tamment donn lieu un d p t de brevet par l entreprise V olia Le D partement calcul intensif du CINES a pour mission de former conseiller et aider les chercheurs uti liser les environnements de calcul de g rer et d optimiser 16 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Vu du CINES Parole de ma trise d uvre Le Centre informatique national de l enseignement sup rieur CINES est un tablissement public caract re administratif national plac sous la tutelle du Minist re charg de l enseignement sup rieur et de la recherche l utilisation des machines et de participer aux projets na tionaux et europ ens dans le domaine du HPC Le CINES assure ainsi le d veloppement et l exploitation 4 Une partie de l quipe calcul intensif CINES de l application nationale DARI et de l outil de peer review europ en pour le compte de l organisation PRACE AISBL L ARCHIVAGE P RENNE a pour but de permettre la conserva tion long terme de l information num rique en particu lier pour s affranchir de l obsolescence des supports physiques et de leurs d fauts ainsi que de l volution constante des formats et standards logiciels permet de garantir la restitution dans le te
36. qu enti rement r dig en fran ais et des tin l information des PME nationales ce site a t visit par plus d une centaine d internautes dans le monde europ ens en t te mais galement africains notamment du Maghreb am ricains du Nord comme du Sud russes et asiatiques gt gt www initiative hpc pme org EGENCI Winria OSEOJ RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 27 Alain LICHNEWSKY responsable scientifique de GENCI Entretiens avec Olivier Pironneau pr sident du Comit strat gique du calcul intensif CSCI et Richard Kenway chairman du Scientific Steering Committee de PRACE Contribution des comit s th matiques Environnement CT1 Patrick MASCART 34 M canique des fluides fluides r actifs fluides complexes CT2 Luc VERVISCH 38 Simulation biom dicale et application la sant CT3 Marc THIRIET 42 Astrophysique et g ophysique CT4 Edouard AUDIT 44 Physique th orique et physique des plasmas CT5 Sylvie JACQUEMOT 48 Informatique algorithmique et math matiques CT6 Jacques BLUM 52 Syst mes mol culaires organis s et biologie CT7 Yves Henri SANEJOUAND 56 Chime quantique et mod lisation mol culaire CT8 Yves ELLINGER 60 Physique chimie et propri t s des mat riaux CT9 Alain PASTUREL 64 Nouvelles applications et applications transversales du calcul intensif CT10 Thierry MASSARD 68 L ATTRIBUTION DES HEURES SUR LES MOYENS NATIONAUX APPELS
37. quantique est ainsi en mesure d aborder de fa on pr cise des domaines qu elle ne pouvait consid rer auparavant L un de ces domaines actuellement en plein essor est la catalyse h t rog ne dont les applications industrielles sont croissantes Il est ainsi possible de suivre une r action chimique de la phase d adsorption des r actifs la phase de relargage des produits Un autre domaine l impact soci tal vident est celui de l enfouisse ment des d chets nucl aires Les moyens nationaux permettent la communaut des chimistes th oriciens fran ais de r pon dre aux d fis mondiaux de la simulation en chimie Si la qualit de la recherche d pend pour partie des comp tences scientifiques du chimiste la force brute de calcul mise disposition est aussi un crit re d excellence Les syst mes cibles et la fa on dont ils sont mod lis s sont de venus un compromis entre l tat de l art de la simulation et la chimie tudi e Il est aujourd hui possible de pousser les mod les leurs limites voire de les d passer E 60 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Transferts de charge ion biomol cules dans le traitement du cancer Laboratoire de spectrom trie ionique et mol culaire Universit Lyon I CNRS Lyon Responsable projet M C Bacchus Montabonel Moyens GENCI VARGAS CNRS IDRIS La radioth rapie externe est un des traitements de base des cancers On L utilisation de rayonnements ionisants lor
38. recherche A ce titre GENCI repr sente la France au sein de PRACE gt mettre en place les collaborations de R amp D n cessaires d multiplier ses actions gt promouvoir la simulation et le calcul intensif dans la recherche fondamentale et industrielle Er R PUBLIQUE FRAN AISE D Fa s cd CH phano oliereathag Libert galir Fraterrite MINIST RE DE L FRSEICNEMENT SUP RIEUR ee 77 AA INRIA Jes Pr sidents GOUVERNANCE pE La gouvernance de GENCI est organis e autour d un conseil et de diff rences instances techniques Le Conseil remplit le r le d une Assembl e G n rale Il repr sente la collectivit des associ s o les d cisions majeures sont prises budget orientations strat giques Le Conseil se r unit au moins quatre fois par an Pour mener bien ses missions le Conseil s appuie sur l expertise des instances suivantes e Comit Consultatif Administratif et Financier CCAF compos de repr sentants des associ s sur toutes les questions financi res et administratives a Commission des march s obligatoirement consult e lors des proc dures de mise en concurrence en raison du caract re public des financements de GENCI e Groupe Technique compos de repr sentants des associ s sur les questions techniques GENCI est une soci t civile d tenue 49 par l Etat repr sent par le Minist re de la recherche et l enseignement sup rieur 20 p
39. se est donc une tape incontournable pour permettre le a design de nouvelles nanostructures Une quipe du Laboratoire L Sim Grenoble a obtenu des r sultats significatifs sur des nano objets en carbure de silicium SiC Si les m thodes ab initio permettent aujourd hui de reproduire avec une grande pr cision l nergie de formation et les propri t s d une structure connue exp rimentalement la t che est plus ardue lorsqu il s agit de simuler les m ca nismes de croissance Dans ce cas on se heurte la n cessit d une exploration exhaustive de l espace des configu rations des positions atomiques Une telle exploration est possible gr ce l utilisation de m thodes telles que la m thode d Activation Relaxation 1 Cette m thode a d j fait ses preuves pour pr dire avec des potentiels empi riques le repliement de prot ines contenant plusieurs milliers d atomes Dans le cas des nanostructures le couplage avec les m thodes de premiers principes s av re n cessaire mais d licat car plus co teux en temps de calcul Les performances remarquables du code BigDFT 2 sur les machines massivement parall les ainsi que sur les nouvelles machines hybrides base de processeurs graphiques permettent de lever ce ver rou En effet ce code est efficace plus de 80 jusqu 1000 a W a aa a a LS at c urs tout en pouvant tre acc l r d un facteur 7 sur pro T T Fe d sl di pa cesseurs graphiques Ces r s
40. sentant un ca ract re multi physique marqu donc couplant la mod lisation de plusieurs ph nom nes en interaction comme le rayonnement les changements de phase condensation vaporation bul lition ou encore les coulements charg s en particules et les interactions entre fluide et struc ture Cette diversit confirme le dynamisme de la communaut m canique des fluides qui b n ficie et tire pleinement parti des moyens mis disposition par GENCI pour faire progresser la connaissance et pr parer les outils qui seront indispensables demain l optimisation des sys t mes industriels Ces travaux ont donn lieu des publications dans les meilleures revues scientifiques sp cialis es en m canique des fluides telles que Journal of Fluid Mechanics publi e par Cambridge Uni versity Press ou Physics of Fluids publi e par l American Institute of Physics L analyse des bases de donn es num riques g n r es partir des calculateurs de GENCI a aussi contribu au d veloppement d outils utiles l analyse des diagnostics exp rimentaux et ces tra vaux ont trouv leur place dans la revue Experiments in Fluids publi e par Springer En com pl ment on trouve des articles dans les grandes revues concernant les coulements r actifs telle que Combustion and Flame ou les coulement polyphasiques comme International Journal of Multiphase Flow E 38 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010
41. velopper les moyens des centres universitaires est une priorit et je me f licite que le projet Equip meso coordonn par GENCI soit d sormais lanc Outre le renforcement attendu des moyens de calcul l chelle r gionale il permettra galement de soutenir lef fort p dagogique n cessaire pour toffer l offre en forma tion dans le domaine de la simulation et du calcul intensif l instar par exemple du master Mod lisation et simu lation mis en place par le CEA l Universit de Versailles Saint Quentin en Yvelines et l Ecole Polytechnique Autant de perspectives qui contribuent soutenir la vita lit de la science fran aise seulement s lectionner les meilleurs projets Ce qui est d ailleurs le cas aujourd hui puisque notre seul crit re d appr ciation est l excellence scientifique Comment le HPC contribue t il au progr s des connais sances Depuis plusieurs ann es la simulation par le calcul inten sif ou HPC promettait de nous aider comprendre les ph nom nes l uvre dans le monde qui nous entoure qu ils soient trop rapides ou trop lents se produisant trop grande ou trop petite chelle ou encore pr sentent une complexit une dangerosit ou un co t trop lev s pour une exp rimentation directe Les progr s r alis s dans les mod les th oriques les al gorithmes et les applications ainsi que les performances de nos mat riels font que nous sommes aujour
42. 2008 est de caract riser l qua MERE A AE RER Au IE tion d tat du fer dans des conditions reproduisant celles qui RM AE ERT EEEE EA E E LLES caract risent le noyau terrestre en utilisant les lasers de haute ESS EEE AS Con nergie et puissance du LULI le comportement reste encore mal connu aujourd hui Le fer poss dant plusieurs phases solides la cin tique associ e ces diff rents changements de phases affecte la tra jectoire thermodynamique durant la compression quasi isentropique g n r e par le laser Cet effet doit tre identifi et ventuellement d convolu du signal VISAR mesur par l exp rience afin d acc der une mesure des conditions thermodynamiques atteintes Pour simuler et d crire cet effet et valider une m thode d analyse bas e sur une description hydrodynamique la compression d un chantillon de fer et d un chan tillon d aluminium qui ne poss de pas de changement de phase solide solide a t directement simul e par dynamique mol culaire L quipe du CEA est en charge de la description th orique des propri t s physiques du fer haute pression ainsi que du comportement dynamique rencontr lors de la compression isentropique Les calculs effectu s en quatre simulations ont permis de simuler deux rampes de com pression diff rentes sur deux tailles d chantillons et durant de 0 2 0 4 nanose conde Me RCI CHERE Ces tudes sont men es en collaboration avec des quipes du Lawr
43. 6384 Cores Cores Scalabilit faible facteur d acc l ration obtenu sur deux plateformes diff rentes JADE gauche et BABEL droite taille maximale des probl mes 4351 4351 1368 sur 2048 c urs de JADE et 2200 2200 709 sur 16384 c urs de BABEL respectivement CERFACS 54 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Algorithmique num rique creuse Institut de recherche en informatique de Toulouse IRIT UMR 5505 Toulouse Responsable projet A Buttari Moyens GENCI JADE CINES et VARGAS CNRS IDRIS Un algorithme l algorithmique en est la science est un pro L quipe de l IRIT Toulouse a men en 2010 des travaux sur RSR EC ER IE l algorithmique num rique parall le creuse plus pr cis ment la E EAE E EN T S E TE T r solution efficace de syst mes lin aires creux de grande taille ENTER MERE OUEN ENEC E en parall le gr ce des m thodes directes Ce th me r pond FREE oa A ER EE I EET CRAEN E de nombreuses applications en particulier les m thodes de si EWEA ICAEN E E ERa aa A EEE mulation par diff rences ou l ments finis ainsi que certains REJE CEIA E AS ETTE ETE probl mes d optimisation num rique Un des aspects impor PACEM EAA aE aT ET AERE tants de ces recherches concerne plus particuli rement le pas Re SE ET EAS sage l chelle de ces m thodes sur des probl mes plusieurs millions d quations ce qui passe par plus de parall lisme et la mise en place d algorithmes de r solution hors
44. EE OR ONE ES le maximum de combustible Mox oxyde mixte uranium plu TERNEL EEE MOMENT tonium qui permettra galement une meilleure utilisation du combustible Mox d j existant Des tudes pr alables men es sur l EPR d une puissance de 1450MWe ont permis de d gager une configuration en r seau d assemblage sous mod r 19x19 crayons le c ur comportant des assemblages fertiles base d uranium ap pauvri en proportion de 13 7 Ces tudes ont galement montr que deux grandeurs caract ristiques essentielles en mati re de s ret taient tr s sensibles au plan de chargement initial du combustible Or le c ur tant constitu de 241 assemblages il existe 241 combinaisons possibles pour les disposer A partir de ces donn es une optimisation bi crit re portant sur ces deux grandeurs a t men e Elle a t r alis e en couplant l algorithme volutionnaire Vizir charg de l exploration et de l exploitation au sein de l espace de re cherche avec le solveur de diffusion Minos pour ce qui concerne l valuation des crit res Ce solveur fait partie int grante du nouveau code de calcul int gr c ur et r seau Apollo Les premiers r sultats tendent montrer de fortes corr lations entre les distributions radiales et axiales des l ments fertiles l hypoth se d effet d coupl n tant gu re pertinente pour au moins un des crit res le pic de puissance la combinaison des meilleures solutions tir es des
45. ENARD Universit de Reims Champagne Ardenne Nicolas RENON CALMIP Toulouse Michel RINGENBACH Universit de Strasbourg Yves Henri SANEJOUAND Uni versit de Nantes Eric SONNENDRUCKER Universit de Strasbourg C line SWIERKOWSKI CAPS Entreprise Marc THIRIET Universit Pierre et Marie Curie Xavier VASSEUR CERFACS et Luc VERVISCH CORIA GRAND EQUIPEMENT NA AL DE CALCUL INTENSIF nn in IT TT es a
46. ERCURE et PLATINE du CEA CCRT sur l ensemble de l ann e et non jusqu la fin mars 2010 comme initialement pr vu R partition des heures de calcul accord es par r gion d appartenance des porteurs de projets Tous centres confondus les porteurs de projets b en 2010 n ficant d allocations d heures viennent majoritaire MGM GS ment de sept r gions fran aises Rh ne Alpes 33 Ile de France 26 Provence Alpes C te d Azur 23 Midi Pyr n es 7 Haute Normandie Aqui taine et Nord Pas de Calais 3 chacun 304 3 1 1 E Climatologie E Transports Multi thematiques E Mat riaux Nano 8 Sciences de la vie m HPC IT B Chimie E Bio Energies R partition th matique des dossiers b n ficiant 5 Astrophysique d un soutien de ANR Multi th matiques programmes chaire exc JC blanc CEP Sciences de la vie programmes PCV GenVeg TechSan CES Materiaux Nano programmes PNANO Matepro Bio Energies programmes PNRB CO2 PRECCOD CAPCO2 HPC IT programmes ARPEGE COSINUS P3N TLOG R seau du futur EMER D fis Chimie programmes CP2D CSD3 Climatologie programmes Vuln rabilit VMCS TERVICLIM Telluriques Flowing Transports programmes PREDIT VTT SIGLE As trophysique programme MAGNET RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 11 En 2010 sur l ensem ble des heures attri bu es 44 projets scientifiques 7 des projets retenus se distinguent avec des
47. HE de tr s grande taille par m thode multigrille utilis e comme pr EXT RRM EI E E E EEEE E TE E conditionnement de m thodes dites de Krylov L application BEMA AA EREE aAa EE AA vis e concerne la r solution de probl mes tridimensionnels de ME TE E IET E NE AET propagation d ondes acoustiques mod lis e par l quation EEr MAEM AEREA A EA ETE d Helmholtz dans le domaine fr quentiel et munie de conditions ESA IEEE OI Ke ETE limites de radiation Comme alternative pour le traitement des WUE a ts conditions limites une formulation absorbante dite Perfectly Matched Layer PML a t galement envisag e La discr tisation par m thodes de diff rences finies d ordre deux de ce probl me induit notamment la r solution de syst mes lin aires creux coefficients complexes de tr s grande taille L objectif principal consiste donc d velopper des m thodes it ratives robustes et fiables base de m thode multi grille Les chercheurs ont d velopp et parall lis une m thode multigrille g om trique tridimensionnelle utilis e comme pr conditionnement d une m thode de Krylov La r solution de ce probl me par m thode multigrille s av re d licate notamment car l op rateur discr tis conduit une matrice ind finie En cons quence une hi rarchie consti tu e de deux grilles est utilis e conform ment aux travaux pionniers d Elman et al Au sein de leur approche une r solution it rative approximative est emplo
48. IER GENCI est partenaire de ce prix qui r compense des chercheurs ayant obtenu gr ce au calcul intensif des r sultats remarquables au plan scientifique et dont l impact soci tal ou conomique est important Trois prix sont d cern s chaque ann e dont deux sont dot s d heures de calcul gratuites sur les machines de GENCI Le troisi me prix 300 000 heures CPU a t attribu Vincent Moureau chercheur en combustion turbu lente charg de recherche au CNRS au CORIA COm plexe de Recherche Interprofessionnel en A ro thermo chimie Rouen Portant sur la simulation de ph nom nes d coulements turbulents dans les sys t mes de combustion br leurs de fours industriels turbines pour l a ronautique ses travaux visent am liorer leur rendement tout en diminuant la consommation d hydrocarbures et l mission de CO et limiter les missions polluantes oxydes d azote Le deuxi me prix 100 000 heures GPU est revenu S bastien Jan sp cialiste de l imagerie mol culaire la Direction des sciences du vivant du CEA Dans le domaine de la sant la simulation num rique par le calcul intensif pr sente un potentiel de progr s consi d rable Ses travaux contribuent am liorer la pr cision offerte par la tomographie par mission de positons la fois pour mieux d tecter des tumeurs canc reuses et pour optimiser certains traitements th rapeutiques d Ter tec Promotion Le calc
49. INES Montpellier CINES Ba B om mE ere L POURSUITE DE LA COLLABORATION AVEC CAPS ENTREPRISE Initi e en 2009 la collaboration avec CAPS entre prise start up sp cialis e dans la conception de lo giciels avanc s pour la programmation et le d ploiement de syst mes manycores s est poursui vie en 2010 Conclue pour un an compter du 1 f vrier 2010 elle concerne toujours la fourniture de ressources d ing nierie pour la formation le portage sur machines hybrides d applications scientifiques ainsi que la contribution au d veloppement du logi ciel HMPP d velopp par CAPS et facilitant ces por tages L appel projets GENCI CAPS a permis de s lection ner cinq applications scientifiques contre 3 en 2009 dans des domaines tr s vari s tsunamis et inonda tions transferts thermiques radiatifs dynamique mo l culaire astrophysique combustion moteur Ces applications ont t port es sur machines hybrides par les quipes de CAPS en collaboration avec les scientifiques concern s Les r sultats sont tr s pro metteurs et un exemple est pr sent page suivante Enfin pour d multiplier l effort de formation initi en 2009 dans les centres nationaux des sessions de for mation au calcul hybride et la programmation avec les langages OpenCL et HMPP ont t organis es dans trois centres r gionaux de calcul Strasbourg Toulouse et Grenoble pour leurs utilisateurs et leurs
50. LES de chambre compl te d h licopt re CERFACS RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 39 Simulation d coulements incompressibles et turbulents autour de g om tries complexes Laboratoire de M canique des Fluides UMR CNRS 6598 Ecole Centrale de Nantes Responsable projet M Visonneau Moyens GENCI VARGAS CNRS IDRIS L une des applications li es l hydrodynamique navale consiste rechercher par la simulation les positions d quilibre de ca r nes de navires chelle r elle Ce type de simulation implique la prise en compte de nombreux ph nom nes physiques coupl s dont certains restent encore d couvrir ou claircir Les don n es obtenues ont permis de montrer l ad quation entre r sultats exp rimentaux et num riques Le logiciel ISIS CFD d velopp par le CNRS et qui permet la r solution des quations de Navier Stokes en moyenne de Reynolds est bien adapt l tude des coulements incompressibles multi fluides La m thode de discr tisation bas e sur une approche volumes finis non structur e g n ralis e permet de traiter des g om tries de complexit ar bitraire avec des mod lisations de la turbulence comprenant des mod les statistiques lin aires isotropes on non li n aires anisotropes ainsi que des mod lisations hybrides pour le couplage avec la simulation des grandes chelles de la turbulence A l aide des supercalculateurs de GENCI il a t possible d aborder av
51. La biologie computationnelle ne repr sente qu un aspect certes le plus avanc des applica tions du calcul scientifique intensif la sant L autre axe concerne les biomath matiques et la biom canique L avenir va d ailleurs solidariser ces deux disciplines Il s agit cette fois non plus de d finir le sujet pour mieux cerner les risques de d velopper une maladie donn e et dans la mesure du possible de pr venir son apparition ou au moins de minimiser les complications susceptibles de survenir au cours de l volution de cette maladie L objectif est de mieux comprendre de mani re compl ter efficacement le bilan diagnostique planifier et optimiser le traitement et am liorer le pronostic Dans ce but la mod lisation et les simulations des processus biologiques diverses chelles d espace et de temps sont coupl es aux traitements des signaux et images m dicales pour obte nir les donn es d entr e et le domaine de calcul apr s reconstruction tridimensionnelle et mail lage ad quats Cependant de nombreuses tapes restent encore franchir avant de mettre la disposition du monde m dico chirurgical des outils de calcul performants Les simulations dans le domaine biom dical font en effet appel le plus souvent des quations aux d riv es partielles d ordre et de complexit variables des couplages de m thodes de r solution num riques des ph nom nes chimiques et physiques vari s De nos jour
52. PROJET 2 sessions par an D p t des demandes sur www edari fr Deux appels projets sont organis s chaque ann e pour tout utilisateur aca d mique ou industriel souhaitant acc der aux moyens de calcul nationaux pour des travaux relevant d une mission de service public de recherche ou d enseigne VALUATION SCIENTIFIQUE ment sup rieur Dix comit s th matiques CT La premi re session a lieu durant le dernier trimestre de l ann e n 1 pour une attribution des heures au 1 janvier de l ann e n elle concerne le d p t de nou COMITE D VALUATION veaux projets ou le renouvellement de projets existants Evaluation scientifique des projets La seconde session compl mentaire est r alis e durant le deuxi me trimestre et proposition d attribution de l ann e n pour une attribution au 1 juillet de l ann e n elle concerne le d p t de nouveaux dossiers ou des demandes compl mentaires pour les dossiers ac Pr sident le pr sident du CSCI cept s lors de la premi re session Membres les pr sidents des comit s th matiques Invit s les directeurs des centres de calcul Le d p t des demandes se fait sur le site www edari fr amp un repr sentant par associ de GENCI Leur s lection est r alis e sur la base de l excellence scientifique du projet de re cherche avec obligation d en publier les r sultats COMITE D ATTRIBUTION Arbitrage Pour inciter les utilisateurs consommer r guli rement les ressou
53. R CE QUI CONCERNE LA MACHINE VECTORIELLE NEC ET EN 2008 POUR CE QUI EST DES DEUX MACHINES IBM SANS INSTALLATION DE NOUVEAUX CALCULATEURS Toutefois les p riph riques de stockage de second niveau sur cartouches magn tiques ont t re nouvel s avec le remplacement des anciens mat riels par un nouveau robot StorageTek permettant l utilisation au tomatis e de 5000 cartouches pour une capacit totale de stockage comprise entre 5 et 7 5 Po selon le type de cartouches employ COMME IL L A TOUJOURS FAIT DEPUIS SA CR ATION L IDRIS A CONTINU DE PROPOSER UN PROGRAMME TR S SOUTENU DE FOR MATION DESTINATION DE SES UTILISATEURS ET AU DEL Les sessions de formation qu il propose sont ouvertes non seulement l ensemble du monde acad mique utilisa teur ou non de ses ressources informatiques mais gale ment des repr sentants du monde industriel Ce sont dix sept sessions de deux cinq journ es chacune qui ont t organis es par l IDRIS dans ses locaux d Orsay ses sions consacr es notamment MPI OpenMP Fortran 95 et Fortran 2003 En 2010 deux nouvelles formations ont par ailleurs t mises en place un cours d volu la pro grammation hybride MPI OpenMP et une s rie de 4 mo dules compl mentaires consacr s la programmation objet en C LA FORTE IMPLICATION DE L IDRIS DANS LES PROJETS EUROP ENS DU DOMAINE DU CALCUL DE HAUTE PERFORMANCE S EST POUR SUIVIE EN 2010 Elle concerne
54. a nouvelle JADE dans des conditions proches de celles de la pro duction une vingtaine d quipes scientifiques ont t invit es utiliser ses ressources de calcul parfois sur la machine enti re en r alisant des simulations de tr s grande taille ce sont les Grands Challenges Organis s de mars fin juin 2010 ces Grands Chal lenges ont b n fici du soutien des quipes de sup port du CINES et des experts de SGI mobilis s pour r soudre les probl mes ventuellement rencontr s et optimiser les logiciels de simulation Ils ont permis aux scientifiques de r aliser des simu lations num riques des domaines aussi vari s que la fusion par confinement la mod lisation mol culaire appliqu e la m decine ou la biologie le stockage du CO l astrophysique l environnement ou encore l tude du climat Apr s cette campagne qui a d montr ses perfor mances remarquables la nouvelle JADE a t mise en production le 1 juillet 2010 dans le cadre de la campagne unifi e d attribution des heures de calcul sur les moyens nationaux Les r sultats scientifiques obtenus durant cette cam pagne de Grands Challenges ont t pr sent s au CINES le 1 octobre 2010 gt gt www cines fr T _ Vu de l IDRIS Parole de ma trise d uvre L Institut du d veloppement et des ressources en informatique scientifique IDRIS situ Orsay est le centre majeu
55. a phase liquide et en les stabilisant lors du refroidissement Ce r sultat devrait avoir des applications technologiques im portantes dans le domaine de la croissance des nanofils pour lequel lalliage eutectique est un catalyseur et plus g n rale ment en m tallurgie avec l obtention de nouveaux mat riaux par solidification d un liquide surfondu 1 N Jakse and A Pasturel Phys Rev Lett 91 2003 205702 2 N Jakse O LeBacq and A Pasturel Phys Rev Lett 93 2004 207801 3 T U Schulli R Daudin G Renaud A Vaysset O Geaymond et A Pasturel Nature 464 2010 1174 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 65 Etude ab initio de la croissance de nano objets Laboratoire de simulation atomistique L_ Sim INAC CEA UJF Grenoble Responsables projet P Pochet D Caliste L Genovese T Deutsch Moyens GENCI TITANE CEA CCRT Les nanosciences et nanotechnologies NST recouvrent l ensemble des La compr hension des m canismes de croissance et MTERRERR ERETEtTREe CAME IEEE ETES d auto organisation des nanostructures est un pro Eden ne EI IEC NERO NC bl me tr s important en nanosciences cette chelle RACIA EE A A a A E A A A EE EEE en effet les propri t s de ces objets sont pilot es par REIER EU UN EE A Ea EEA E leur structure locale e g confinement quantique dont WOA EAEE AOC Aa EAS la configuration d pend de leurs conditions d labora tion La ma trise de ces conditions de synth
56. adaptation des codes de calcul aux nouveaux calculateurs la fronti re des connaissances s tablit maintenant en confrontant l tat de l art en simu lation et la nature des probl mes tudi s Il est permis par exemple d envisager des applications d un grand in t r t technologique concernant les mat riaux et la fabri cation de nano objets comme le montrent les tonnants r sultats obtenus avec un alliage or silicium page 65 Responsable scientifique de GENCI je souhaite galement mettre en valeur l investissement humain que repr sente chacun des projets pr sent s ici Ils sont conduits dans la dur e par des quipes motiv es interdisciplinaires et in ternationales leurs r alisations sont confront es les unes aux autres Ainsi progresse la science soutenue par des r seaux humains internationaux fond s sur la coop ration et la comp tition arbitr es par une valuation scienti fique rigoureuse entre pairs Pr parer le futur notamment en accompagnant la mont e en puissance de l infrastructure de recherche PRACE et en anticipant l arriv e de l Exaflop s vers 2018 avec son lot de d fis scientifiques et technologiques fait ainsi conver ger les efforts d ploy s par GENCI et par nos utilisateurs Ils doivent tre poursuivis dans la dur e tant les d fis sont grands et la comp tition internationale farouche Sp cialiste de science computation nelle membre de l Acad mie des sciences Olivi
57. aflopiques sont tels que leur post trai tement n cessite g n ralement des moyens comparables ceux utilis s pour la simulation elle m me SRE ARE g Ee y e Fj j LICH ii jii TEE TE L LT k j mi p Sac FT L Europe Des concr tisations positives Toujours dans le cadre de son action au niveau europ en GENCI est partie prenante de diff rents projets visant promouvoir et d velopper le calcul intensif pour la recherche en Europe FAVORISER LES CHANGES TRANSNATIONAUX Depuis novembre 2008 date de la mise en oeuvre de son premier appel candidatures huit autres se sont succ d s depuis lors HPC EUROPA2 a permis au CINES partenaire du programme avec GENCI d ac cueillir une cinquantaine de jeunes chercheurs euro p ens venus s aguerrir sur ses moyens de calcul voir t moignage ci contre Physique et chimie sont les disciplines les plus repr sent es parmi les postulants qui sont en majorit des tudiants ou des post doc torants Officiellement d marr en janvier 2009 et financ dans le cadre du 7 PCRD HPC EUROPA 2 vise favo riser les changes et les coop rations transnationales entre les quipes de recherche en leur donnant acc s sept centres de calcul intensif r partis dans toute l Europe CINECA en Italie BSC en Espagne HLRS en Allemagne CINES en France EPCC au Royaume Uni CSC en Finlande et SARA aux Pays Bas HPC
58. ands qui ont mis en oeuvre une strat gie semblable la n tre RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 31 Comment voyez vous l apport et les interactions avec l infrastruc ture europ enne de recherche PRACE Le grand avantage de PRACE c est de r unir les acteurs acad miques eu rop ens du calcul intensif autour d une m me table et de les faire discuter sur un pied d galit L attribution d heures sur les moyens de calcul de PRACE se fait ind pendamment des investissements consentis par chacun au niveau national Ce principe directeur a une grande vertu celle d obliger nos scientifiques tre la fois irr prochables dans les dossiers qu ils soumettent et scientifiquement innovants dans leurs projets il Comment peut on renforcer l cosyst me fran ais du cal cul intensif l cosyst me fran ais du calcul intensif est actuellement confront une double difficult D une part les scienti fiques capables de faire de la simulation num rique par le calcul intensif sont encore trop peu nombreux et cette approche ne b n ficie pas toujours de la m me recon Le physicien britannique Richard Kenway pr side le Scientific Steering Committee de PRACE I s exprime sur les enjeux du calcul intensif en Europe Le D 3 Ka ke nr 5 D n Fr Quel est le r le du Scientific Steering Committee SSC Le r le du SSC est de faire des recommandations au Conseil de PRACE e
59. anglophones repr sente 15 du total des visites 5000 Depuis sa cr ation le site de GENCI 4000 conna t une augmentation r guli re de sa fr quentation 3000 1 Il a ainsi enregistr pr s de 44 000 vi sites en 2010 contre 32 000 en 2009 2000 avec une forte croissance sur les deux E E g g E E derniers mois de l ann e en novem 1000 bre et en d cembre qui s est traduite par un peu plus de 5 000 visites men 0 l suelles graphique ci contre 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Cette tendance se confirme sur les premiers mois de l ann e 2011 Remerciements Edouard AUDIT CEA Michel AUFFRAY CINES J r mie BEC Observatoire de la C te d Azur Florian BERBERICH J lich Jacques BLUM Universit de Nice Eric BOYER CINES Alfredo BUTTARI CNRS IRIT Francis DAUMAS CINES Estelle DULSOU CAPS En treprise Yves ELLINGER Universit Pierre et Marie Curie Denis GIROU CNRS IDRIS Volker HAIGIS Deutsches GeoForschungs Zentrum Sylvie JACQUEMOT Ecole Polytechnique Anni JAKOBSSON PRACE Jean Pascal JEGU Ter tec Richard KENWAY University of Edinburgh Claude KINDOU CINES Pierre LE HIR Le Monde Patrick MASCART Observatoire Midi Pyr n es Thierry MASSARD CEA Christine MENACH CEA CCRT Sylvia MONFARDINI HPC Europa2 Franck NIEDERCORN Les Echos Alain PASTUREL CNRS Olivier PIRONNEAU CSCI Herv PRIGENT CRIHAN Arnaud R
60. ar le CEA 20 par le CNRS 10 par les Universit s qui sont repr sent es par la conf rence des pr sidents d universit et 1 par l INRIA Composition du Conseil de GENCI au 31 d cembre 2010 Pr sident du Conseil Catherine RIVIERE PDG de GENCI Repr sentant l tat Robert PLANA directeur scientifique du secteur math matique physique nanosciences sciences et tech nologies de l information et de la communication STIC la Direction g n rale de la recherche et de l innovation au Minist re de l enseignement sup rieur et de la recherche MESR DGRI et Bernard CARRIERE conseiller au Minist re de l enseignement sup rieur et de la recherche MESR DGESIP Repr sentant le CEA Jean Paul DURAUD directeur adjoint des Sciences de la mati re CEA DSM et Christophe BEHAR directeur de l nergie nucl aire CEA DEN Repr sentant le CNRS Philippe BAPTISTE directeur de l Institut national des sciences informatiques et de leurs interactions CNRS INS21 et Jean Fran ois STEPHAN directeur de l Institut national des sciences de l Univers CNRS INSU Repr sentant les Universit s Daniel EGRET directeur de l Observatoire de Paris et Guy COUARRAZE pr sident de l Universit Paris XI Repr sentant l INRIA Antoine PETIT directeur g n ral adjoint Au titre du contr le conomique et financier de l tat Jean Yves TOUIN contr leur d tat Composition du Comit consultatif adminis
61. are Nomande L N S Champagne Ardenne 2 Titane Ge AN i Mercure Universit de Reims N Universit Pierre et Marie Curie L PRES Paris Sciences et Lettres TGCC CCRT Bruy res le Ch tel PA A IDRIS Orsay Universit Babel Brodie Siam de Strasbourg T Maison de x J la simulation 7 CURIE q Na PA S Universit Claude Bernard 4 f Lyon Centres europ ens Universit J oseph Fourier Centres nationaux J Grenoble Equip meso C CINES Montpellier N 5 p PRES Universit m Ty de Toulouse appii Universit h A ne d Aix Marseille nakin J ade 4 PA J 4 No P VW 2 A N BSC Barcelone a d CINECA Bologne Avant propos par Catherine Rivi re PDG de GENCI La simulation num rique s impose progressivement dans le monde comme un vecteur de d veloppement scientifique et conomique l ambition de GENCI est de donner la France dans le domaine du calcul intensif les moyens de s inscrire de mani re p renne et la place qui lui revient dans le concert des nations notam ment europ ennes Europe du calcul intensif est en route En effet au jourd hui aussi bien dans l industrie que dans la recherche le recours au calcul intensif et aux su percalculateurs est n cessaire pour d velopper produits et services inno vants comme pour soutenir la pro duction de nouvelles connaissances C est un enjeu d autant plus grand que se pr
62. atomie et la physiologie Le calcul sur des ordinateurs traditionnels ou des ag gr gats de calculateurs est alors suffisant Toutefois le couplage de m thodes et techniques est indispensable car tout tissu biologique est un milieu vivant donc r actif Un exemple la m canotransduction art rielle permet de r guler localement le calibre vasculaire pour assurer un flot sanguin aux tissus et une postcharge car diaque ad quats Les cellules de la paroi art rielle captent et r pondent aux sollicitations m caniques engendr es par le mouvement du sang par une vasorelaxation ou constriction selon le contexte Int grer ce contr le essentiel n cessite donc de prendre en compte les processus aux petites chelles De plus isoler arbitrairement une partie d un organe ou d un r seau de vais seaux pour une tude d taill e localis e n est pas satisfaisant Ainsi diff rent niveaux de cou plages existent Les approches multidisciplinaires et multi chelles reposent sur le couplage de mod les et de leur r solution Ce couplage ne pourra tre efficacement r solu dans des temps raisonables qu avec le calcul haute performance Les outils sont en cours de d veloppement ce qui explique le faible nombre d investigations dans le domaine L existence r cente du CT3 a pour objectif de favoriser toutes les avanc es scientifiques et technologiques qui permettent de booster la re cherche pour d velopper des outils m dico chirurgicaux RAPPORT
63. calement ou plus globalement notam ment si on consid re les missions de carbone Depuis la fin du XX si cle malgr les mesures de lutte et de surveillance prises le nombre d incendies touchant de vastes surfaces plus de 1000 hectares est en augmentation non seulement en fr quence mais aussi en gravit Mieux comprendre leurs interac tions avec l atmosph re contribue galement renforcer la connaissance de tous les facteurs qui concourent au syst me climatique flux de chaleur latente correspondants des incendies Le mod le reproduit correctement le comportement des panaches de fum e pour chacun des cas tudi s Cette simulation pour laquelle le comportement de la couche limite perturb e est r solu par la turbulence tridimen sionnelle offre une solution de r f rence pour d velopper le mod le complet pour la mod lisation des incendies qui ont frapp la r gion de Lisbonne au Portugal en 2003 coop ra tion avec l Universit d Aveiro au Portugal TKI Tese Fire a rosol ie ma 500 TESTERS TER TAN SPEPENTS j n f TOL 3 o 3 z p 5 2 B5 890 1000 21000 q 10 a 30 40 4 13 18 20 24 25 32 36 40 Distance Km 10 0 30 40 50 100 150 200 250 300 353 40C 450 500 Distance km Coupe verticale altitude distance au feu de l nergie cin tique turbulente et de la concentration en a rosols de combustion pour le cas de l
64. ces d calcul intensif 1l dispose en effet de 3 centres nationaux de calculs dot s d une capacit de traitement estim 600 Teraflops De son c t le laboratoire de recherche apportera son expertise technique et sa m thodologie sur l HPC OSEO sera quant lul en charge des outils de soutien et de financement de l innovation Le relais d information et de recherche d entreprises candidates se fera par les p les de comp titivit Aerospace Valley a ronautique espace syst mes embarqu s Akelera chimie et environnement Minalogic solutions miniaturis es intelligentes pour l industrie et System tic syst mes complexes Ces p les ont t choisis pour leur implantation r gionale couvrant ainsi tout le territoire Pour autant St phane Requena Indique que cette liste sera amen e voluer avec l int gration de p les concernant d autres secteurs d activit s int ress s par la simulation num rique et d ajouter les m socentres o centres r gionaux seront galement mis contribution pour identifier les candidats Un plan pour mettre les superordinateurs port e de main des PME Total Thales Snecma M t o de Ryan EDF BNP Sa d abres jouent des capacit s de calcul Le recours au calcul intensif ou HPC high performance computing est beaucoup plus rare parmi les PME Une tude commandit e par Genci Gens Equipement National de Calcul Intensif une soci t d tenue
65. consistait y int grer de fa on efficace une version parall le d un algorithme de d tection de col lisions pour la dynamique des particules Notre choix a t de distribuer les particules selon leur position spatiale dans le domaine c est dire sur le m me processeur que celui qui int gre le fluide Notre objectif tait de pouvoir int grer le fluide avec 2048 points de grille plusieurs mil liards de particules et sur plusieurs dizaines de temps de retournement grande chelle soit plusieurs centaines de milliers de pas de temps Vos objectifs ont ils t atteints Nous avons consacr un certain temps optimiser le code et mener diff rentes tudes pr liminaires qui nous ont permis de mieux cerner les param tres les plus perti nents Depuis plus de trois mois nous sommes en phase d intense production Les temps d ex cution du code sont BES proches de nos estimations et nous avons ob tenu les r solutions spatiales et le nombre de particules que nous envisagions de simuler 10 En quelques mots comment d finiriez vous le passage l chelle p taflopique Les supercalculateurs p taflopiques ouvrent une nouvelle re de la recherche celle de l exp rimentation dans un la boratoire virtuel Jusqu r cemment pour l tude des coulements turbulents les objectifs des plus grosses si mulations se limitaient comprendre le comportement d un syst me id alis en fonction
66. ction de la pression du gaz a t r alis e et compar e des exp riences mises au point par les exp rimentateurs de l Institut Max Born Berlin Allemagne 190 Par ailleurs la filamentation d impulsions nanosecondes dans des verres de silice a galement t tudi e dans le but de quantifier l influence de l auto focalisation optique sur le processus de r trodiffusion Brillouin stimul e Cette tude exploitant le code SBS_3D a permis d identifier les dynamiques cl s alt rant l autofocalisation du faisceau pompe selon que l impulsion laser initiale est modul e en Ca Z Fressure mbar Lo dr 5 phase ou pas Elle a galement permis de proposer des so F lutions alternatives pour r duire l effet Brillouin efficace E n i 5 Es ment comme par exemple d introduire des modulations E d amplitude picosecondes 10 secondes pr venant la F a 00 a FE so 1000 i200 1400 formation d une onde acoustique Pressure mbar a Spectres THz exp rimentalement mesur s pour diff rentes pressions du gaz b Simulations nu m riques partir du code UPPE3D c Energie THz 400 mbar courbes rouges 200 mbar courbes bleues et 100 mbar courbes vertes Les courbes solides se r f rent aux mesures exp rimentales les courbes bris es correspondent aux r sultats num riques d Energie THz en fonction de la pres sion L insert montre la zone THz non accessible aux diagno
67. cture de recherche JUGENE est ouverte hauteur de 30 dans le cadre de PRACE Fin 2010 c tait au tour du supercalculateur CURIE install au Tr s Grand Centre de Calcul TGCC Bruy res le Ch tel d int grer lof fre de PRACE hauteur de 80 En 2010 PRACE a men trois appels projets le pre mier dit Early Access Call au printemps pour tester les performances de JUGENE et les deux suivants dits Regular Calls l t voir t moignage page suivante et l automne pour des allocations d heures de calcul d une ann e CURIE a t int gr au second de ces Regular Calls ouvert le 1 novembre 2010 et cl tur le 11 janvier 2011 pour des attributions d une dur e d un an compter du 1 mai 2011 partir de 2011 PRACE organisera deux Regular Calls par an La s lection des projets est r alis e sous l autorit du comit scientifique de PRACE Scientific Steering Committee via un syst me unique de revue par les pairs peer review qui permet d allouer les ressources de calcul sur la base de l excellence scien tifique des projets pr sent s Gr ce aux comp tences qu il a d velopp es pour mettre en place en France un processus unifi d attribution des heures de calcul le CINES s est activement impliqu dans la conception et la mise en place de l outil PRACE MODE D EMPLOI Parall lement PRACE propose tout au long de lan n e des Preparatory Access Calls ces appels conti nus
68. cul IRIT de la base propre calcul d entr es de l inverse d une matrice les seconds Passage l chelle du logiciel qr mumps pour la membres des quations r soudre sont creux et parfois seule une partie factorisation QR des matrices Ruccil et ohne2 de la solution doit tre calcul e les architectures multic urs MUMPS est une plateforme logicielle dont le parall lisme est bas sur le paradigme du transfert de messages standard MPI mais pouvant aussi b n ficier de l exploitation d un parall lisme de type pro cessus l gers thread par l utilisation de biblioth que BLAS multithread es De ce point de vue on peut consid rer que MUMPS peut combiner les deux mod les de parall lisme MPI et threads Pour autant on peut esp rer des gains en performances par une r criture des calculs locaux d une part en g rant explicitement les threads gr ce un en vironnement de d veloppement tel que OpenMP d autre part en utilisant des techniques de programmation adapt es aux sp cificit s des nouveaux processeurs Les machines de GENCI ont t utilis es pour mettre au point les codes et les algorithmes en particulier VARGAS et JADE qui a aussi t tr s important pour analyser le comportement du logiciel MUMPS sur diff rents probl mes de tr s grande taille plusieurs dizaines de millions d inconnues E Patrick Amestoy lain Duff Yves Robert Fran ois Henry Rouet Bora U ar On computing inverse entries of a sparse
69. cyclones et anticyclones en turbulence atmosph rique Cette si mulation a notamment permis de mettre en vidence la mise en rotation spontan e et diff rentielle du plasma sous l effet des couplages non lin aires des fluctuations tur bulentes figure ci dessous L enjeu est d importance puisqu une rotation cisaill e est susceptible de r duire le transport turbulent voire de le supprimer 2 in T X 2 3 1 0 E 05 m GYSELA w matisi v0 1 a 0 0 Time wt 6 8x10 us RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 49 Propagation d une impulsion laser intense dans un plasma millim trique CEA Direction des applications militaires Bruy res le Ch tel DAM DIF Responsable projet E Lefebvre Moyens GENCI JADE CINES Dans le cas de la fusion thermonucl aire par confinement Dans le cadre du sch ma d allumage rapide pour la fusion ther ESA EE EME ER TA ES monucl aire par confinement inertiel une impulsion laser de EMEA OEOMONDE haute intensit environ 1019 W cm doit traverser un plasma EI EE IE d tendu de plusieurs millim tres pour apporter son nergie EME EURO EE OEM NIE IE dans les r gions denses d une cible fusible A de telles intensit s RATE ETES la propagation du rayonnement laser dans le plasma est forte TEITER ATCO ment non lin aire elle peut s accompagner de multiples insta bilit s et la pression lectromagn tique du rayonnement est suffisamment forte pour m
70. d hui pr s de concr tiser ce potentiel En m me temps l explosion des donn es obtenues exp rimentalement demande de d velopper une nouvelle m thodologie pour d duire des faits scientifiques directement des donn es brutes sans avoir n cessairement une th orie interm diaire La science que nous labellisons HPC est en train de se d velopper plus vite que n importe quelle autre Et elle concerne des probl mes cruciaux donc incontournables qui ont des implications majeures en mati re cono mique environnementale et de sant Quand bien m me in fine les nouvelles d couvertes doivent reposer sur les r sultats exp rimentaux notre capacit d abord les comprendre puis les appliquer d pendra de plus en plus du calcul intensif Derri re cela se cache un d fi pour la science alors qu augmente notre capacit mod liser le monde et extraire la connaissance d une masse de don n es se tromper sera de plus en plus co teux voire ca tastrophique Nous devons donc valider davantage les r sultats de nos simulations et faire ainsi en sorte que leur interpr tation ne soit pas remise en cause par des erreurs non d tect es de mat riel de logiciel ou de donn es Comment r pondre aux besoins soci taux en Europe D une part ces derni res ann es nous avons vu les ap plications et les performances du HPC s ancrer dans nos vies personnelles et professionnelles mon t l phone mo bile est actu
71. de compression optique et les syst mes de d tection large bande Luc Berg CEA DAM Le nombre de propositions adress es ce comit th matique et qui constituent de nouveaux sujets reste faible alors que les sujets industriels transverses ne manquent pas Qu il s agisse en particulier de calculs de structures complexes ou encore de thermom canique des assemblages Un effort p dagogique est sans doute faire pour largir le champs des propositions qui seront faites dans les prochaines ann es Nous avons choisi d illustrer l activit du CT10 travers une courte pr sentation des r sultats obtenus par trois de ces projets E 68 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Optimisation du chargement des r acteurs nucl aires de troisi me g n ration CEA Direction de l nergie nucl aire Saclay Responsable projet J M DO Moyens GENCI TITANE CNRS IDRIS l Evolutionary Power Reactor EPR dont plusieurs unit s sont Ce projet baptis SCALP s inscrit dans le cadre d tudes de GEMEMMEMNETATONR ER ANT UNE EMAC recherche et d veloppement men es par le CEA sur les r ac KES EEE ONE TT EEE IE teurs de troisi me g n ration L objectif est d am liorer le fac RIC AAE EE EE teur de conversion de l uranium naturel en l ment fissile par M RITE ARC Er CNET rapport aux r acteurs eau pressuris e actuels pour un co t EEE Conte 0 eee tute s d investissement limit D ou le choix d un c ur charg avec EIRE IAE EN
72. deux optimisations ne donne pas n cessairement de meilleurs r sul tats que ceux obtenus en combinant deux solutions moyennes Les travaux se poursuivent pour am liorer la seconde optimisation radiale en consid rant cette fois un c ur charg avec des assemblages Mox comportant des h t rog n it s axiales issues de la premi re phase d optimisation A partir des solutions qui mergeront une nouvelle optimisation portant cette fois sur le sch ma des grappes de commande emplacement des barres de contr le et d arr t dans le c ur utilis es pour le pilotage du c ur devrait permettre de parachever la validation de ce nouveau concept de c ur 1 The 25th IEEE ACM International Parallel and Distributed Processing IPDPS 2011 May 16 20 2011 Anchorage Alaska USA 2 2011 International Congress on Advances in Nuclear Power Plants ICAPP 2011 May 2 5 2011 Nice France RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 69 Caract risation de l quation d tat du fer dans le noyau terrestre par lasers haute nergie cole Polytechnique Laboratoire pour l utilisation des lasers intenses LULI CEA Responsable projet M KOENIG Moyens GENCI BABEL CNRS IDRIS Les recherches conduites sur la fusion par confinement iner L objectif du projet multidisciplinaire SECHEL Simulating KAKIA Eae RON TT UE TEESE AEREE Earth Core using High Energy Laser attribu en tant que pro REM EMI ECRIRE On IE ERES jet blanc par l ANR en janvier
73. e stockage du CCRT Le d luge de donn es produit par les simulations d aujourd hui met en avant l enjeu du di mensionnement et de l optimisation de l architecture de stockage des donn es dans un centre de calcul haute per formance Un cluster de d pouillement install au plus n Vue g n rale de TITANE M nn Vu du CCRT Parole de ma trise d uvre Le Centre de calcul recherche et technologie CCRT est une des composantes du complexe de calcul scientifique du CEA situ Bruy res le Ch tel et qui comprend aussi le TGCC o CURIE acquis par GENCI a t install fin 2010 pr s des donn es compl te les services propos s aux uti lisateurs pour la gestion de leurs donn es POUR EXPLOITER LE CCRT UNE QUIPE D UNE QUINZAINE DE PERSONNES ASSURE LA HOTLINE L ADMINISTRATION ET L ASSIS TANCE APPLICATIVE Un responsable op rationnel et un res ponsable du support applicatif pilotent ces prestations D autre part le CCRT s appuie sur des experts CEA du do maine du HPC une cinquantaine de personnes mutuali s s au niveau du complexe de calcul qui d finissent les volutions des centres de calcul participent la R amp D de certains sous ensembles et travaillent l optimisation de la consommation nerg tique La s curit des acc s et la confidentialit des donn es sont des composantes fondamentales pour le CCRT Un syst me de supervision de la s curit surveille en tem
74. e d veloppement des activit s op ra tionnelles de l infrastructure de recherche PRACE le projet PRACE 1 IP PRACE First Implementation Phase a officiellement t lanc le 1 juillet 2010 II fait suite au projet PRACE PP PRACE Preparatory Phase qui avait notamment permis entre 2008 et 2010 de d finir les contours de la future PRACE AISBL D une dur e de deux ans 2010 2012 PRACE 1IP b n ficie d un financement de la Commission euro p enne d un montant de 20 M dans le cadre du programme Infrastructures du 7 7 PCRD PRACE 11P sera suivi par le projet PRACE 2 IP PRACE Second Implementation Phase qui a t pr sent la Com mission europ enne d but 2011 PRACE 2 IP a pour objectifs la fois de renforcer le soutien op rationnel la PRACE AISBL notamment sur les aspects appli catifs et de prototypage prospective technologique et d int grer sous l gide de PRACE les activit s d changes entre Tier 1 projet DEISA R union de lancement de PRACE 1 IP Garching en Allemagne les 30 et 31 ao t 2010 PRACE A aj PRACE Grandeur nature Les deux premiers Tier 0 de PRACE ont t mis dispo sition de la communaut scientifique europ enne dont CURIE acquis par GENCI et op r par le CEA C est en juillet 2010 que JUGENE install e J lich en Allemagne a t officiellement mise disposition de PRACE Premi re machine Tier 0 de l infrastru
75. e de particules charg es Institut de recherche math matique avanc e IRMA UMR 7501 Strasbourg Responsable projet E Sonnendrucker Moyens GENCI PLATINE et TITANE Les quations de Vlasov Maxwell sont utilis es pour mod Un des probl mes des codes pour la r solution num rique des MRSA A a a EOM EEE QNIERIETS quations de Vlasov Maxwell est la conservation de la charge ESS TR EN ER IEG MERE ER dans l algorithme num rique Si l algorithme utilis ne conserve KASMA AEA aT ER EE OTT pas la charge il faut modifier les quations de Maxwell pour in T OR AE EIRE ours troduire une correction Utilis e classiquement dans la plupart TEINT des codes cette technique pr sente l inconv nient d introduire ETES EE OMER EC EN AONEQUE une correction non locale du champ lectrique qui est probl TEOr CAERE E Ea ONEM E E ER EE matique pour certaines applications notamment l interaction KEMASA AANE Ee EA TENTA laser mati re leure connaissance des plasmas notamment dans le cadre des tudes men es sur l interaction laser mati re Des techniques existaient pour les codes PIC Particle In Cell mais pas pour les codes r solvant l quation de Vlasov sur un maillage de l espace des phases En exploitant une id e introduite r cemment par Sircombe et Arber pour les m thodes de type volume fini une quipe de recherche de IRMA Strasbourg a d velopp un algorithme permettant la conservation exacte de la charge pour le
76. e les champs de force standards sont suffisants pour permettre de pr dire la structure tridimensionelle de mini prot ines avec une pr cision remarquable de l ordre de l angstr m Les travaux de N Gresh amp col voqu s ci apr s laissent n anmoins penser fortement que l tude des propri t s fonctionnelles des prot ines ne pourrait s av rer possible qu avec des champs de force de seconde g n ration incluant au moins les effets de polarisation de mani re explicite Signe de la qualit des projets men s au sein du CT7 trois articles scientifiques ont t publi s en 2010 dans les revues Nature et ACS Nano ainsi que dans le Journal of the American Chemical Society Un quatri me est para tre dans la revue de l Acad mie des Sciences am ricaine Pro ceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America E 56 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Mode d action de deux anesth siques g n raux Unit de Dynamique Structurale des Macromol cules Institut Pasteur Responsables projet M Delarue Moyens GENCI VARGAS CNRS IDRIS Administr s avant un geste chirurgical ou interven Deux si cles apr s leur d couverte le mode d action des anesth siques MATE ENT g n raux reste mal connu Les r sultats obtenus par l quipe de Marc SEE OO NE Delarue ont permis de progresser dans cette connaissance et ouvrent ASIE ONE TS des perspectives dans la conception de compos s plus perfor
77. ec pr cision des coulements caract ris s par des nombres de Reynolds de l ordre du milliard Au cours des derni res ann es l effort a port sur l implantation de proc dures parall lis es d adaptation de maillage automatiques anisotropes avec quilibrage de charge dynamique Les figures ci dessous montrent un coulement autour d une plaque en incidence per ant la surface libre et illustrent l accord entre r sultats exp rimentaux et simulation num rique On note en particulier l existence d un puissant tour billon ventil prenant naissance au coin inf rieur de la plaque et qui transporte sous la surface libre une quantit d air entra n e par succion Seule l utilisation conjointe de sch mas de capture d interface compressifs et d une pro c dure de raffinement automatique de maillage dans le cadre du calcul intensif permet de d crire ce ph nom ne spectaculaire et tr s localis Ecoulement autour d une plaque en incidence per ant la surface libre gauche l essai en bassin de traction droite la simula tion num rique avec ISIS CFD 40 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Simulations a rodynamique et propagation acoustique application aux voilures hypersustent es Institut Jean Le Rond d Alembert UMR CNRS 7190 Universit Pierre et Marie Curie Responsables projet S Gald ano et P Sagaut Moyens GENCI BABEL CNRS IDRIS L a roacoustique est une section de l acoustique dont L a roacousti
78. ellement aussi puissant que le superordina teur que j utilisais pour mes recherches il y a vingt ans Et il n y a aucune raison de penser que cela va cesser Ainsi le gain que nous pouvons attendre du passage l Exascale sera probablement bas sur des technologies tr s basse puissance que le march grand public met en uvre dans les dispositifs de t l phonie mobile D autre part les syst mes Tier 0 vont permettre de r sou dre des probl mes de trop grande taille ou trop complexes pour tre r solus autrement l atout majeur du HPC est sa capacit pr dire pr cis ment et rapidement un com portement permettant de tester les hypoth ses par l ex p rience simul e avant de prendre une d cision Cette derni re s appuiera de plus en plus sur les applications temps r el du calcul intensif qu il s agisse de diriger une quipe de pompiers dans un immeuble en feu de pr voir comment un m dicament affectera un organisme humain ou encore de mesurer les effets que les d cisions poli tiques d aujourd hui auront sur le climat dans les pro chaines ann es Cela pr sente aussi un int r t conomique en termes de conception et de r alisation tout comme la mod lisation permet de r duire grandement voire d liminer le recours aux exp rimentations co teuses Comment contribuer la comp titivit europ enne Le HPC est la partie haute d un cosyst me de calcul de plus en plus r pandu et joue un r le p
79. en pr sentant chacun une r flexion diff rente li e la compr hension de m canismes fondamentaux en physique et en sciences des mat riaux Au cours de ces derni res ann es il y a eu un r el effort de parall lisation des codes ab initio pour exploiter la centaine de c urs de calcul Pour les ann es futures le passage de ces codes au massivement parall le plusieurs milliers de c urs va n cessiter le d veloppement de nouveaux algorithmes Un autre challenge de la communaut du CT9 concerne le passage une v ritable int gration des diff rentes chelles de calcul pour aider la conception et l laboration de mat riaux aux propri t s bien sp cifiques Outre des interactions accrues entre disciplines ces simulations multi chelles n cessiteront des moyens de calculs de plus en plus importants E 64 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Ph nom ne de surfusion par dynamique mol culaire ab initio Laboratoire de science et ing nierie des mat riaux et des proc d s SIMAP CNRS Grenoble INP UJF Responsables projet N Jakse O LeBacq A Pasturel Moyens GENCI JADE CINES et VARGAS CNRS IDRIS La surfusion est un tat particulier de la mati re dans lequel un liquide ne g le pas alors qu il est une temp rature plus basse que son point ha D couverte par Fahrenheit d s 1724 la surfusion reste EMA OUT ER Cu EEE TRES OIL EN encore aujourd hui un ph nom ne aux m canismes KR Se uen te Eat EES CENE
80. en premier lieu le projet DEISA2 alors environ mi parcours o l IDRIS est impli qu la fois dans les activit s d exploitation des calcula teurs via les services communs d ploy s l chelle europ enne par tous les partenaires dans les activit s de support utilisateurs dont IDRIS assume la responsa bilit dans le projet depuis 2004 ainsi que dans le support applicatif des projets DECI DEISA Extreme Computing Ini tiative Parall lement IDRIS s est impliqu durant cette ann e dans le projet PRACE PP qui s est ter min l t 2010 puis dans le projet PRACE 1IP qui lui a succ d pre mi re phase de d ploiement des ser vices communs sur l infrastructure europ enne r partie PRACE L quipe de l IDRIS Orsay devant le super calculateur VARGAS IDRIS Europe Le pari r ussi de PRACE e Avec l engagement de GENCI la France a confirm son r le dans l organisa tion et la r alisation d un espace europ en du calcul intensif pour la re cherche port par PRACE Au printemps 2010 l entit l gale qui porte l infrastructure euro p enne distribu e de ressources en calcul intensif PRACE Partner ship for Advanced Computing in Europe a t cr e sous la forme d une association internationale but non lucratif de droit belge AISBL Son objectif est de mettre disposition de la communaut scientifique europ enne de 4 5 sys t mes p taflopiques dits Tier 0
81. ence Livermore Teala E TINTIN National Laboratory et de Los Alamos en utilisant le code ddcVd d velopp au compression isentropique Lawrence Livermore National Laboratory et en l adaptant aux simulations vis es Ces cas utilisent la totalit de la machine et demandent donc d tre programm l avance Le scaling obtenu sur le Blue Gene de l IDRIS en septembre 2010 par le code est montr sur la figure ci dessous rom BCC i Voier Chen EAM D as ti i E sp E a ie i l TTL i E 4 43 1 J i L l ania Dim i a CT LL i hi a Fii o ki jph ict k E NH A k i i k i ll ll E EL ii D h E l L E B 4 Cu ip E CITE TE EE D 70 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Applications des filaments laser ultracourts pour les technologies de compression optique et les syst mes de d tection large bande CEA Direction des applications militaires Responsable projet L BERG Moyens GENCI PLATINE CEA CCRT et JADE CINES Une impulsion laser qui se propage forte intensit dans un mi Le ph nom ne de filamentation se produit avec des impul K MERSAE NME A E EAE A aa sions laser ultracourtes de l ordre de la femtoseconde 10 R SISTER EEE ER OE EAE seconde ou plus longues de l ordre de la nanoseconde Kat EEE Ou AER Aa TOE EE La filamentation d impulsions femtosecondes r sulte d un ERMS ECJA TERRE EAE EA EAEE quilibre entre le processus d aut
82. er Pironneau pr side le Comit Strat gique du Calcul In tensif qui est charg de conduire des tudes et des r flexions ainsi que de formuler des propositions sur l organisation et le renouvellement des quipements de calcul in tensif en France Quelle est votre vision de l volution actuelle des archi tectures mat rielles et logicielles Quels gains peut on en attendre Permettez moi d abord en tant que pr sident du comit d attribution des heures de calcul sur moyens nationaux de dire quelques mots de l utilisation de ces moyens Leur augmentation significative ces derni res ann es r pond parfaitement la croissance des demandes et les pers pectives restent positives en 2011 Plus globalement sur les d fis que nous aurons relever durant la prochaine d cennie le Comit Strat gique du Calcul Intensif a interrog quelques uns des principaux constructeurs Au premier rang de leurs pr occupations figure la prise en compte des impacts environnementaux un l ment de plus en plus crucial dans le contexte so ci tal actuel Comment faire fonctionner un supercalculateur avec le maximum d efficacit nerg tique Des r sultats encou rageants ont d j t obtenus avec des syst mes inno vants de refroidissement comme sur la machine CURIE au TGCC mais ils doivent tre poursuivis et d multipli s notamment si on consid re la prochaine g n ration de su percalculateurs Et c est l a
83. es au Tr s Grand Centre de calcul TGCO dont le Commissariat l nergie atomique et aux nergies alternatives CEA ach ve la construction Bruy res le Ch tel Essonne une premi re tape fin 2010 la seconde l automne 2011 D ici l il sera peut tre surclass tant la comp tition mondiale est vive Il n emp che Cet quipement exceptionnel est le symbole des ambitions retrouv es de la France en mati re de calcul intensif se f licite la ministre de la recherche Val rie P cresse qui a inaugur le 25 octobre le TGCC Nous avions fini faute d investissements suffisants par prendre du retard sur les autres nations Un retard accus par l Europe tout enti re Les Etats Unis m nent la course Investissant chaque ann e pr s de 1 milliard d euros dans ce secteur ils concentrent 56 des capacit s mondiales et esp rent atteindre l horizon 2018 l exaflop s 1 milliard de milliards d op rations par seconde Le Japon de son c t annonce une machine de 10 p taflops pour 2012 gr ce un programme de recherche et d veloppement de plus de 1 milliard d euros Et la Chine s est hiss e en deux ans dans le peloton de t te et peut tre la premi re place Face de tels investissements aucun pays europ en ne peut lui seul tenir t te Une vingtaine d entre eux dont la France se sont alli s au sein du programme Prace Partnership for Advanced La France peut calculer beaucoup plus Comput
84. es GPU sont principalement utilis s par des quipes souhaitant r aliser des tudes param triques n cessitant un nombre important de simulations de tailles interm diaires et souvent avec des volutions temporelles longues Ces l ments m riteraient sans doute d tre int gr s une r flexion plus globale sur l volution des moyens de calculs ainsi que sur le soutien et la formation des communaut s Parmi les 52 projets 15 ont re u un financement de l ANR essentiellement sur les programmes blancs et jeunes chercheurs et 14 ont b n fici s de financements d autres types programme nationaux Europe r gion La quasi totalit des th matiques li es l astrophysique utilise les moyens de calcul nationaux Depuis l tude des syst mes plan taires et de leur formation jusqu l volution des galaxies et la cosmologie en passant par la physique stellaire et la dynamique du milieu interstellaire la plu part des simulations s int resse l volution dynamique d un syst me sous l effet de la gravit du champ magn tique et de l hydrodynamique Cependant environ 10 des dossiers concernent la physique de base n cessaire l tude de syst mes astrophysiques principalement les opacit s et les quations d tats Dans le domaine de la g ophysique les projets concernent principalement les tudes sismiques avec des aspects th oriques mais galement la mod lisation des tremblements de terre
85. es connaissances fondamentales sont produites ce qu illustre l exemple qui concerne l tude du couplage lectron phonon dont l impact est non n gligea ble sur les propri t s des mat riaux page 67 D autres contributions pr sentent un int r t majeur technologique ou pour la sant qu il s agisse de synth tiser de nouvelles 30 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 responsable scientifique de GENCI par Alain LICHNEWSKY nanostructures aux propri t s bien d finies page 66 de mieux conna tre le mode d action de certains anesth siques d usage courant dans les h pi GENCI taux page 57 ou d am liorer le fonctionnement de la prochaine g n ration de centrales lectronucl aires page 69 L ensemble des contributions inclues ci apr s mon trent que nombre de projets pr parent les m thodes et les mod les num riques de demain notamment en cou plant la mod lisation de plusieurs ph nom nes en inter action La simulation num rique confirme ainsi sa capacit exploiter l interaction de connaissances nombreuses concepts ou donn es l accroissement des capacit s des calculateurs propos s par GENCI a permis des r sultats novateurs g n ralisa tion des mod les ab initio bas s sur les principes fon damentaux dans les domaines de la chimie et des mat riaux obtention des donn es essentielles la base de nouvelles m thodes exp rimentales Avec les progr s de la mod lisation et l
86. es mod les de circulation g n rale atmosph rique LMD Z ou ARPEGE le mod le de circulation g n rale oc anique OPA NEMO les outils de couplage OASIS et PALM pour la mod lisation cli matique coupl e du syst me Terre Les recherches du secteur Environnement sont aussi tr s int gr es dans les grands programmes internationaux GIEC pour le Climat et nationaux du CNRS de l INSU ou de l ANR Ces activit s b n ficient aussi d un fort soutien d organismes comme M t o France le CEA l IRD l IFREMER le SHOM Service hydrographique et oc anographique de la Marine l INRA et le CNES En 2010 les projets GENCI du CT1 ont donn lieu une centaine de publications dans de tr s bons journaux internationaux relecteurs de la discipline J of Climate J Atmos Sciences J Fluid Mech Atm Phys Chem Ocean Modelling Deap Sea Res J Phys Oceanogr J Geoph Res Tellus Cinq publications sont parues dans des journaux impact majeur tels que Science Nature Nature Geoscience et Physical Review Letters 34 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Mod lisation du climat et de son volution Simulations CMIPS pour le 5 rapport du GIEC et d veloppement des mod les du Syst me Terre Projets CT1 0040 0239 0292 0826 1167 2201 2211 2212 6178 6328 et 6659 Moyens GENCI SX9 CEA CCRT JADE CINES TITANE VARGAS et BRODIE CNRS IDRIS Le climat global de la Terre a connu des phases cycliques de Cet
87. ettre en mouvement la mati re l impulsion se propage en creusant le plasma sur son passage Pour mod liser ces ph nom nes complexes et acc der notamment la vitesse avec laquelle l impulsion laser se propage dans la mati re ainsi qu l nergie perdue lors de cette propagation des simulations de type cin tique doivent tre r alis es sur de grands volumes et des temps longs A l aide du code CALDER utilisant jusqu 1024 c urs de la machine JADE cette interaction a t d crite en g om trie 2D dans des plasmas pr sentant un gradient de densit exponentiel de 0 003 0 3 n sur 2 mm ou de 0 1 0 25 ne sur 0 4 mm Dans le premier cas le volume de calcul est maill par environ 150 millions de cellules dans lesquelles le plasma est d crit par une m thode particulaire en suivant le mouvement de plus d un milliard de particules lectrons et ions pendant plusieurs centaines de milliers d it rations Lorsque l impulsion laser traverse des r gions de basse densit ci contre en haut gauche sa propagation est relativement r guli re et recti ligne marqu e par une vacuation radiale du plasma ci contre en haut droite et une suite de foyers non lin aires ci contre en bas droite __ a a 8 5 5 5 8 amp 8 amp 500 En fin de parcours dans les r gions de plus forte densit une l g re d viation de l impulsion com mence se manifester Dans le cas d une pro
88. gion Of 0 10 is not reliable due to background subtraction uncertainty RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 45 La formation des nuages mol culaires et des toiles Laboratoire d Etude du Rayonnement et de la Mati re en Astrophysique LERMA Observatoire de Meudon Responsable projet P Hennebelle Moyens GENCI JADE CINES Notre galaxie la Voie Lact e contient des centaines de mil Pour progresser dans la compr hension des m canismes METE ET E a T EE TTEA Ta de formation des toiles les astrophysiciens utilisent une RNE ET E E T E EE A EE grande vari t d outils comme les mod les num riques qui TIES TE S EE N a E E permettent de r v ler l existence de ph nom nes et d effets PARM e au aE AOE EE EA E qui ne pourraient tre vus autrement lieu interstellaire compos de gaz et de poussi res est un enjeu majeur pour les astrophysiciens La formation des toiles est un sujet d une grande impor tance en astrophysique et qui fait l objet d une intense comp tition sur le plan international Les d es nu m riques soulev es par cette probl matique sont de taille du fait de la dynamique des chelles qu il est n cessaire de couvrir ainsi que de la grande diversit e des ph nom nes physiques qui sont l uvre dans le processus de formation des toiles L objectif de l tude pr sent e est de former des nuages mol culaires de mani re coh rente partir du mi lieu interstellaire diffus puis de sui
89. igences en termes de puissance lectrique et de capacit de climatisation qui permettent d h berger des serveurs strat giques pour la communaut de l enseignement sup rieur et de la re cherche Le CINES c est galement une cinquantaine d agents com portant des quipes techniques d ing nieurs et techni ciens experts qui assurent l exploitation et l utilisation optimale des ressources ainsi que la formation l assis tance et le support aux utilisateurs DANS LE DOMAINE DU CALCUL INTENSIF LE CINES H BERGE DES QUIPEMENTS DE POINTE DONT LE SUPERCALCULATEUR JADE ac QUIS PAR GENCI ET QUI FIGURE CE JOUR PARMI LES PREMI RES MACHINES EUROP ENNES R sultat d une proc dure de dia logue comp titif men e par GENCI ce supercalculateur parall le SGI ICE 8200 EX con u par la soci t Silicon Gra phics Inc est h berg au CINES depuis juillet 2008 Gr ce une extension de la configuration r alis e en 2010 ce syst me offre une puissance cr te de 267 Tflops voir page suivante A c t de ce tr s grand quipement le CINES propose dif f rentes ressources de calcul compl mentaires de moin dre puissance IBM Power7 et BullX mais donnant acc s des technologies de pointe qui peuvent tre utilis s pour une grande vari t de probl mes ainsi qu des ser vices de pr post traitement notamment de visualisation de r sultats de simulations La puissance de calcul mise disposition de la recherche
90. ing in Europe afin de doter les scientifiques europ ens de plusieurs machines p taflopiques Curie est l une d elles Le rene onde enre ES NS EU AA AN De pi Ann Gone T Le supercalculateur prodige d un co t de 100 millions d euros sur cinq ans a t achet par le Grand Equipement national de calcul intensif Genci structure regroupant le minist re de la recherche les principaux organismes utilisateurs CNRS CEA Inria et les universit s RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 73 J s p a www genci fr E uvert depuis novembre 2007 le site web de GENCI propose une somme d informations sur le calcul intensif en France et en Europe Outre l actualit li e l activit de la soci t civile le site de GENCI relaie r guli rement les actions men es par les trois centres nationaux de calcul intensif CCRT du CEA CINES pour l enseignement sup rieur et IDRIS du CNRS ainsi que par l infrastructure europ enne de recherche PRACE Il se fait galement l cho des initiatives nationales comme le projet Equip meso et le programme HPC PME et europ ennes HPC Europa2 EESI etc dans lesquelles GENCI est engag Enfin il fait une large place la promotion du calcul intensif en h bergeant notamment les pages d di es au label C31 port par la Conf rence des pr sidents d universit Toutes ces informations sont publi es en fran ais et en anglais La consulta 6090 tion des pages
91. ionnier dans le d veloppement de nouvelles applications C est d j un l ment essentiel pour des industries majeures telles que l a ronautique l automobile et l nergie ou encore l in dustrie pharmaceutique Coupl aux donn es obtenues exp rimentalement il jouera un r le grandissant pour l entretien des infrastructures et la gestion de la sant et de l environnement Toutes ces applications n utiliseront pas de syst mes Tier 0 mais elles seront tr s d pendantes des logiciels et des comp tences d velopp es pour les mettre en uvre Nous allons avoir besoin d un nom bre croissant de jeunes scienti fiques form s aux technologies de SEE calcul les plus pointues capables de com s LL prendre de d velopper et de maintenir les logiciels n cessaires Le progr s technologique d crit par la loi de Moore demeure et continue g n rer de nouvelles de mandes en logiciels Le progr s scientifique qui r sulte des performances croissantes du HPC d bouchera sur de nouvelles perspectives conomiques La comp titivit eu rop enne d pend bien plus de nos possibilit s de d ve lopper des logiciels tous les niveaux de l cosyst me que de sa place dans le domaine du mat riel Quels sont les grands d fis du HPC Le prochain passage l Exascale provoquera un change ment au moins aussi radical que la transition vers le calcul parall le dans les ann es 80 Cela impliquera probable
92. ire les nergies libres d interaction ECTS TETE EE CEE CE une let et de conna tre la nature et le site d interaction avec On EE EE EU OMR TEE la prot ine cible La description d un syst me aussi RME METEO ET T EN NE HET complexe qu une prot ine en interaction faible mais PEMEAN MuE EEA AEE A EEAO EEE significative avec une mol cule h te en pr sence d un YEN solvant est typique d un probl me multi chelle C est un formidable d fi que le chimiste th oricien doit relever pour obtenir les grandeurs thermodynamiques caract ristiques du syst me Un groupe de chercheurs grenoblois a r ussi cette gageure dans le cadre de l tude de l interaction entre la prot ine ck2 creatine kinase 2 et des d riv s du compos t trabromobenzimidazole La strat gie employ e a demand l interface de plusieurs codes de chimie la chimie quantique pour d crire le plus rigoureusement l interaction locale entre le ligand et la prot ine un champ de forces classique pour le reste de la mol cule enfin le co t de la solvatation de l ensemble est estim globalement par l quation de Poisson Boltzman pour les termes polaires et par une estimation de l aire de surface pour les termes non polaires La prise en compte de tous ces param tres est n cessaire pour une description r aliste de tels syst mes Mais au del du calcul du co t nerg tique de l interaction il s est av r possible d analyser en d tail le type d interaction mis
93. it s italiennes soucieuses de disposer d l ments d aide la d cision pour mod liser les r pliques du tremblement de terre de l Aquila LABEL DE COMP TENCES C31 Seize premiers labels C31 pour Certificat de comp tences en calcul intensif ont t annonc s lors du Forum de l ORAP le 31 mars 2010 Attribu par GENCI en association avec la conf rence des pr sidents d universit le label C3 distingue de jeunes scienti fiques ayant d velopp et appliqu des comp tences en calcul intensif durant leur th se ou leur post doc torat Par nature multidisciplinaire ce label couvre tous les domaines scientifiques de la th orie la re cherche appliqu e gt gt www c3i genci fr De gauche droite Philippe Miltin vice pr sident Produits amp Syst mes de Bull Catherine Rivi re PDG de GENCI et Dimitri Komatitsch laur at 2010 du prix Bull Fourier HPC PME Soutenir l innovation Avec l INRIA et OSEO et en partenariat avec quatre p les mondiaux de com p titivit GENCI a lanc l initiative HPC PME pour aider les PME fran aises franchir le cap de la simulation num rique par le calcul intensif Pr s d une dizaine de candidatures en quatre mois issues de diff rents secteurs industriels automobile a ronautique micro lectronique ce sont les pre miers r sultats obtenus par l Initiative HPC PME de puis son d marrage le 1 septembre 2010 Port e par GENCI l INRIA e
94. joue un r le important sur le MIS transport lectronique notamment comme source de diffu PESUCS E EER EAA ENE sion des lectrons dans les m taux R cemment plusieurs ex COUTER p riences sur des syst mes nano lectroniques base de EI carbone ont montr que les interactions entre lectrons cor r lation lectronique peuvent modifier de mani re fondamentale le couplage entre lectrons et phonons Une quipe th orique de l Institut N el a montr qu il tait possible de calculer le couplage lectron phonon en incluant les effets de corr lation lectronique en utilisant des m thodes ab initio mais galement de reproduire les donn es exp rimen tales Le couplage lectron phonon entre dans plusieurs ph nom nes de la physique des solides supraconductivit spectres Raman transport quantistique structure atomique Les m thodes ab initio bas es sur la th orie de la fonctionnelle de la densit DFT ou Density Functional Theory permettent aujourd hui de reproduire la plupart de ces ph nom nes Pourtant ces techniques ne sont pas encore capables de prendre en compte les syst mes o la corr lation est forte Le graph ne cristal de carbone et les syst mes base de carbone en g n ral ont t toujours consid r s comme des syst mes corr lation faible sur lesquels la DFT marche bien Mais de r centes exp riences de spectroscopie Raman et de diffusion de rayons X ont montr un d sacco
95. l Phys Rev D 83 045010 2010 3 M Ferrero et al Phys Rev B 82 054502 2010 4 X Davoine et al New J Phys 12 095010 2010 5 H L tjens and J F Luciani J Comput Phys 229 8130 2010 6 S Micheau et al Phys Plasmas 17 122703 2010 48 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Etude cin tique d une turbulence dans un plasma magn tis CEA Direction des sciences de la mati re Institut de recherche sur la fusion magn tique DSM IRFM Responsable projet Y Sarazin Moyens GENCI JADE CINES La fusion thermonucl aire est un processus o deux noyaux Les tokamaks tel qu ITER International Thermonuclear Experi nIEREnEN EIIONNIrMere mental Reactor visent produire une r action auto entretenue RIC EIRE de fusion thermonucl aire en confinant un plasma d environ EN EME ET TE 150 millions de degr s Kelvin au moyen d un champ magn tique EEE ER ETES TE intense de plusieurs Teslas Dans ces r acteurs de forme torique RAJANA TE EE AT NE METRE le plasma ne peut tre maintenu cette temp rature n cessaire RINM nan a attend MER COIN sa combustion qu la condition que l isolation thermique de RERO EM EN O l enceinte magn tique soit suffisamment efficace Or des fluctua tions turbulentes de l ordre du pourcent s y produisent provoquant une d perdition de chaleur et augmentant le temps de confinement n cessaire l obtention d un plasma auto entretenu Tout l enjeu des simulations dite
96. lcul compter du 1 mai 2011 CURIE est acces sible aux chercheurs de toute l Europe sur la base de l excellence scientifique de leurs travaux depuis le 1 janvier 2011 voir page 20 Les performances de CURIE permettront la commu naut scientifique fran aise et europ enne de dispo ser d un outil de pointe pour mener leurs travaux beaucoup plus grande chelle avec une pr cision beaucoup plus grande et dans tous les domaines scientifiques physique des plasmas et des hautes nergies chimie et nanotechnologies nergie et d veloppement durable climatologie et valuation des risques naturels m decine et biologie Il sera galement possible de traiter de probl mes qui du fait de leur envergure et de leur complexit ne pouvaient tre r solus auparavant ou en partie seulement gt www hpc cea fr fr complexe tgcc curie htm Bernard Bigot administrateur g n ral du CEA et Catherine Rivi re PDG de GENCI pr sentent CURIE Val rie P cresse ministre de l ensei gnement sup rieur et de la recherche lors de f l inauguration du TGCC CEA e CINES propose des moyens exceptionnels l ensem ble de la communaut scientifique dans les domaines suivants le calcul num rique intensif et l archivage p renne de donn es lectroniques Ces missions sont adoss es des infrastructures s curi s es de haut niveau 2 6 MW disponibles et extensibles 8 MW respectant les nouvelles ex
97. le 1000 2000 K entre 700 C et 1700 C environ Pour la premi re fois elle a montr que les anions car bonates CO gardent une structure plane tout au long de la simulation sans formation de CO La structure locale autour des unit s CO3 a t tudi e en d tail et celle ci semble avoir conserv la m moire des struc tures cristallines d origine Les constantes de diffusion trouv es sont en bon accord avec les donn es de vis cosit disponibles De fa on surprenante les anions carbonates CO3 dif fusent presque aussi vite que les cations calcium mais les simulations montrent galement que les dyna miques des cations et des anions sont en grande partie d coupl es BR Vuilleumier N Sator and B Guillot Electronic redistribution around oxygen atoms in sili cate melts by ab initio molecular dynamics simu lation sous presse Journal of Non Crystalline Solids 2011 doi 10 1016 j jnoncrysol 2011 02 051 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 63 Physique chimie et propri t s des mat riaux Comit th matique 9 Bilan amp perspectives Alain Pasturel pr sident du CT9 C es dix derni res ann es les simulations dans le domaine de la physique chimie et pro pri t s des mat riaux ont connu une profonde volution aussi bien du point de vue des disciplines que le comit recouvre que du point de vue des domaines applicatifs Il importe d en prendre conscience afin que notre communa
98. le centre du pore La distri bution est d plac e vers le centre du pore pour les mutants qui induisent une inhibition accrue RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 57 R le crucial des mol cules d eau polarisables Pharmacochimie mol culaire et cellulaire U648 INSERM Responsables projet N Gresh Moyens GENCI JADE CINES et VARGAS IDRIS La Focal Adhesion Kinase kinase FAK est une prot ine pr Une meilleure connaissance de la kinase FAK pourrait ouvrir la FAES ER tt ER TETE IE voie la conception de m dicaments plus efficaces dans le trai RE NAER GE OISE EMA E TE tement du cancer Par la m thode de m canique mol culaire KAMA E cA EEE ERA NA TEE SIBFA Sum of Interactions Between Fragments Ab initio com fee uEnEER eee AE puted l quipe de Nohad Gresh a tudi les affinit s de cinq RER ENS ECO OA ER ET inhibiteurs anioniques d velopp s par la firme pharmaceutique MAT RIEL ER EME Novartis avec la kinase FAK Un r sultat essentiel a t de mettre en vidence le r le crucial de mol cules d eau discr tes au sein du site de com plexation En leur absence les bilans d nergie ne permettent pas de retrouver le classement exp rimental En leur pr sence ce classement peut tre effectivement retrouv Ces r sultats constituent la premi re d monstration du r le indispen sable des mol cules d eau polarisables W1 W5 dans la figure ci contre dans des bilans d nergie
99. les installer Qu attendiez vous de votre passage au CINES Je souhaitais utiliser les ressources du CINES pour faire de la dynamique mol culaire dite first princi ple appliqu e aux silicates liquides famille de mi n raux d riv s de la silice pr sents dans le manteau terrestre L objectif tait de p n trer dans la structure atomique de ces l ments pour d velopper un mo d le simple qui d crive les interactions entre les atomes Quels r sultats avez vous obtenu Nous avons d crit la structure de diff rents silicates liquides en nous int ressant plus particuli rement celle de l yttrium l ment pr sent dans un certain nombre de min raux Nous avons ensuite utilis ces r sultats pour param trer et valider un mod le d in teraction de paires pour les silicates Sur la base de ce mod le nous avons cherch lu cider les liens entre la structure de l yttrium et la composition des solut s Pour finir comment r sumeriez vous votre exp rience au CINES J ai appr ci d avoir eu acc s des ressources de cal cul de haut niveau avec un support utilisateur l coute et dans une atmosph re accueillante Plus globalement j aimerais souligner cette caract ristique int ressante de HPC Europa le programme ne propose pas seulement du temps de calcul des utilisateurs mais il favorise galement les collabora tions entre groupes de recherche Le site du C
100. llente troncature du mod le sur les bords et en particulier en profondeur du mod le permettrait de mieux illuminer les couches inf rieures et par ce biais mieux imager les couches profondes ayant en moyenne des vitesses sismiques plus importantes qu en surface En conjuguant ces techniques d illumination large offset optimis es par CPML et ou ADEPML avec des techniques potentielles gravim trique lectrique ou magn tique on peut imager tr s pr cis ment les donn es du sous sol L objectif tait d obtenir des temps de calcul raisonnables pour chacun des milliers de calculs n cessaires l inversion de donn es Le choix d une troncature optimale des bords a permis de r aliser des calculs 3D plus rapides pour des co ts proches du 2D RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 47 Physique th orique et physique des plasmas Comit th matique 5 Bilan amp perspectives Sylvie Jacquemot pr sidente du CT5 Le Comit th matique n 5 Physique th orique et physique des plasmas re 3 groupe une assez grande vari t de sujets distincts pour lesquels la mod lisation num rique joue un r le essentiel en appui des programmes exp rimentaux d envergure tels que les pro jets de tokamak ITER International Thermonuclear Experimental Reactor et de laser LMJ laser m gajoule actuellement en construction sur les sites du CEA Cadarache et au CESTA pr s de Bordeaux ou encore HiPER High Power
101. m moire ou out of core Ce projet se situe dans le cadre de collaborations fortes entre l IRIT quipe APO le LaBRI quipe projet SCALAPPLIX et le LIP quipe projet GRAAL et s inscrit en grande partie dans la poursuite de d veloppements autour du logiciel MUMPS http graal ens lyon fr MUMPS et http mumps enseeiht fr qui permet d exp rimenter de valider et de diffuser les r sultats de ces travaux de recherche En 2010 l quipe de l IRIT a poursuivi plus particuli rement des travaux sur les points suivants la r solution de probl mes des moindres carr s voir figure ci contre Opteron 24 cores speedup En 2010 la r alisation d un nouveau logiciel parall le pour la factorisation 241 multifrontale QR des matrices creuses de grande taille s est poursuivie Ce L logiciel sera d velopp pour des syst mes de calcul parall les hybrides DE cement la puissance des processeurs multicoeurs D O le passage l chelle ou scalabilit vis vis de la m moire Le parall 9 lisme du solveur d alg bre lin aire creuse de l IRIT est bas sur l exploita tion du graphe de d pendance de t ches qui dans le cas de matrices 4o 4 ooocccc sym triques est un arbre appel arbre d limination 2t A la prise en compte de la structure creuse des seconds membres Pour de i2 4 8 n K 24 3 i z F of fhreads nombreuses applications ajustement de donn es moindres carr s cal
102. mais aussi de mettre en avant les perspectives qu ils ouvrent L organisation en chapitre suit celle des dix comit s th matiques CT groupes d experts en charge de l valuation des demandes d utilisation c est une maille assez large pour que se d gagent les voies de progr s des connaissances au del des travaux individuels Les r sultats sont accompagn s d un chantillon des publications les plus significatives souvent dans des revues prestigieuses R dig par les pr sidents de CT chaque chapitre de ce rap port constitue une vue des apports scientifiques d un do maine au vu de l ensemble des dossiers retenus apr s l valuation Bien souvent l impact ne sera pleinement r alis qu au fil du temps Plusieurs r sultats proviennent de campagnes Grands Challenges r alis es sur nos calculateurs les plus r cents par l attribution de capacit s de calcul exceptionnelles aux projets s lectionn s Plu sieurs premi res mondiales ont ainsi t r alis es par exemple celles qui concernent les instabilit s de combus tion dans un turbomoteur d h licopt re page 39 ou en core la dispersion d nergie li e la turbulence dans ITER page 49 L utilisation des calculateurs de GENCI couvre un grand nombre de disciplines scientifiques ou de projets de d ve loppement technologique ainsi que le montre l ANR dans un rapport r cent intitul Le calcul intensif technologie cl pour le futur D
103. mants t me nerveux central Ils doivent agir pendant un temps court et induire des effets ind sirables aussi L objet de l tude tait de d terminer la structure tridimensionnelle de MATE TSI deux anesth siques g n raux le propofol et le desflurane en complexe avec un r cepteur canal de la membrane cellulaire Les simulations num riques r alis es partir de ces structures ont permis un premier d chiffrage du mode d action de ces anesth siques Des simulations de dynamique mol culaire effectu es sur la machine VARGAS de l IDRIS ont en effet permis de corr ler les mouvements des anesth siques dans leurs sites de liaison avec la modification de l ac tivit du r cepteur Cela pourrait constituer une premi re tape vers la conception de nouveaux compos s plus sp cifiques et aux effets secondaires r duits H Nury amp col 2011 R sultats de simulations de dynamique mol culaire de l anesth sique propofol li au r cepteur GLIC a Vue du domaine extracellulaire indiquant les positions du propofol b tonnets verts superpos s des intervalles de 0 5 ns sur la position de d part h lices et surface et finale h lices transparentes de la prot ine pendant les simulations de 30 ns Le sch ma gauche d crit le code couleur utilis et les trois panneaux correspondent la forme native et aux mutants T2554 et V242M respectivement b Distribution des distances entre le centre de masse du propofol et
104. matrix in an out of core environment Rapport de recherche RT APO 10 06 Institut National Polytechnique de Toulouse juin 2010 Submitted to SISC E A Buttari Fine granularity sparse QR factorization for multicore based systems To appear on the PARA 2010 conference proceedings RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 55 Syst mes mol culaires organis s M et biologie Comit th matique 7 Bilan amp perspectives Yves Henri Sanejouand pr sident du CT po 2010 a t marqu e par la publication par un groupe de scientifiques am ricains de la premi re simulation d une milliseconde de la dynamique temp rature or dinaire d une prot ine Shaw amp col 2010 Science 330 p 341 c est dire de la premi re simu lation qui nous permet d acc der aux chelles de temps exp rimentalement et surtout biologiquement les plus significatives Le contraste avec la longueur des simulations voqu es ci apr s quelques dizaines de nanose condes pour celles de M Delarue amp col quelques microsecondes pour celles de M Tarek amp col est bien s r en grande partie d au fait que les syst mes tudi s ont des tailles tr s diff rentes N anmoins cette premi re exploration des grandes chelles de temps en appelle d autres Elle va en outre tr s certainement br ve ch ance contribuer marginaliser les simulations sub microsecondes Dans le m me article l quipe de D E Shaw d montre qu
105. ment sur l ann e coul e l ensemble des heures allou es ont t consomm es principalement sur les supercalculateurs TITANE du CEA CCRT JADE du CINES et BABEL du CNRS IDRIS Tous ces supercalculateurs ont affich tout au long de l ann e 2010 un tr s bon taux de disponibilit permettant une utilisation soutenue y compris la nuit et le week end et d montrant ainsi leur stabilit de fonctionnement Ces performances expliquent que leur taux de charge global ait t important en particulier pour le super calculateur JADE du CINES 84 de sa puissance dis ponible DES PERSPECTIVES ENCOURAGEANTES Une rapide analyse des 66 nouveaux dossiers d po s s lors de la 2 session de la campagne 2010 montre qu une tr s grande partie des ressources a t attri bu e des projets utilisant des logiciels de simulation parall lis s La proportion de travaux ex cut s sur plus de 1024 c urs de calcul 11 laisse penser qu ils pourront court terme b n ficier des moyens de calcul TierO r cemment mis en oeuvre par PRACE voir page 20 De m me la tranche 256 1024 c urs 30 des tra vaux repr sente un vivier important de logiciels aptes moyen terme migrer galement sur les moyens de calcul TierO apr s d ventuels efforts d optimisation ou de dimensionnement des jeux de donn es Sur les 52 projets retenus Equip meso Equipe ment d excellence de calcul intensif de m socentres co
106. monstrateur de turbine gaz industrielle moteur d h licopt re en prenant en compte la totalit de la chambre ainsi que tous les d tails g om triques la constituant Une t che inenvisageable il y a seulement deux ans L utilisation de la machine JADE a permis de v rifier que le r sultat obtenu est li au maillage d fini pr alablement en passant de 41 93 et enfin 330 millions de cellules Ce r sultat constitue une premi re mondiale qui a t reprise comme exemple aux Etats Unis dans le rapport du Department of Energy DOE consacr lavenir du calcul scientifique The Opportunities and Challenges of Exascale Computing Summary of the Advanced Scientific Computing Advisory Subcommitte ASCAC Departement of Energy Fall 2010 et en Europe dans le rapport PRACE The Scientific Case for a European Super Computing Infrastructure Petascale Computing in Europe HET European High Performance Computing Initiative Report of the PRACE Initiative 2010 L analyse de cette simulation a t effectu e au Summer Program 2010 du Center for Turbulence Research de l Universit de Stanford en Californie Etats Unis La figure ci contre montre la g om trie 360 de la chambre de combustion tous les injecteurs de la turbine y sont simul s avec les d tails d crivant la complexit du syst me Visualisation de champs instantan s de temp rature au premier plan et de pression dans une simulation grande chelle
107. mps de tout document des fins de diffusion C est un l ment essentiel de toute politique de d mat rialisation et de num risation des in formations Le service d archivage du CINES qui s appuie sur la plate forme op rationnelle PAC a re u l agr ment des Archives de France Il permet d adresser tout type de donn es nu m riques qu elles soient scientifiques issues d observa tions ou de calculs patrimoniales revues manuscrits ou administratives Une quipe d di e a t constitu e incluant une archiviste charg e de couvrir les aspects or ganisationnels d finition et expertise des processus m tiers et des m thodes et culturels renforcement des collaborations entre informaticiens archivistes et biblio th caires en plus de l aspect technique Le CINES est le centre officiel d archivage des th ses lec troniques des revues en sciences humaines et sociales du portail Pers e des donn es du Centre de Recherche pour les Donn es Orales CRDO des archives ouvertes HAL etc Il est impliqu dans le projet GEOSUD labellis quipe ments d excellence et dans le projet europ en EUDAT JADE A pleine puissance Le supercalculateur JADE du CINES a b n fici en 2010 d une extension de 120 teraflop s qui porte 267 teraflop s sa puissance cr te totale Une campagne de Grands Challenges a permis de v rifier ses performances Acquis par GENCI et install au CINES l
108. mulation TES data 150W 120W 60W 0 60E 120E 180E b LMDZ4 standard 31 o y LMDZ more diffusive advection 31 0 180W 120W 60W 0 60E 120E 180E 180W 120W 60W 0 60E 120E 180E d LMDZ less large scale clouds 31 o o LMDZ more condensate detrainment 31 o 30N Eq Eq 305 305 180W 120W 60W 0 60E 120E 180E 180W 120W 60W 0 60E 120E 180E E 230 220 210 200 190 180 170 160 150 D 0 600hPa Comparaison des concentrations en HDO exprim es en perturbation D par rapport une r f rence en o observ es et simul es d apr s Risi et al 2010 Projet 292 J Y Granpeix LMD IPSL RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 35 Mod lisation oc anique Simulations de l oc an global haute r solution DRAKKAR des couplages dynamique biog ochimie et du r le des processus de sous m so chelle dans les couches de surfaces oc aniques Projets CT1 727 227 1268 1140 1532 et 2175 Moyens GENCI JADE CINES VARGAS et BRODIE CNRS IDRIS Ce groupe de projets s int resse divers aspects de la mod li ART EEE EEE Eu TTEN sation des oc ans Les probl mes tudi s vont de la dynamique KR EC EE SES globale haute r solution DRAKKAR sa variabilit au cou EIRE RUE Re ES ul ENTRE plage entre processus biog ochimiques et dynamiques ainsi Etain Qu eue que l importance des chelles tr s fines pr s de la surface ment bas s sur les changes entre les circulations atmosph
109. mulations ab initio au niveau de l tat de l art des chimistes th oriciens de Lyon ont t capables d lucider les m canismes mis en jeu lors de l action des rayonnements Ils ont montr de fa on tr s significative que le transfert de charge est tr s nettement d favoris dans le cas des halo uraciles par rapport l uracile en particulier pour le 5 bromouracile Les processus de transfert de charge et de frag mentation voluant l oppos l un de l autre cela conduit une forte augmentation de la fragmentation de la mol cule et confirme le tr s fort effet radio sensibilisateur des halouraciles E M C Bacchus Montabonel Y S Tergiman D Talbi Anisotropic effect in collisions of ions with biomolecules Int J Quant Chem 2011 111 520 E M C Bacchus Montabonel Y S Tergiman Charge transfer dynamics of carbon ions with uracil and halouracil targets at low collision energies Chem Phys Lett 2011 503 45 Evolution de la densit lectronique au cours du bombardement de l uracile par l ion C2 LASIM RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 61 Les interactions dans les prot ines Institut de chimie mol culaire de Grenoble CNRS FER 2607 FED Grenoble Responsable projet A Milet Moyens GENCI VARGAS IDRIS Rechercher et concevoir de nouvelles mol cules et syst mes mol cu Concevoir de nouvelles mol cules m dicaments n ces EEE AEA ERE ao A INT EE site de savoir pr d
110. n voir page 13 Centres europ ens Centres nationaux Centres r gionaux universitaires RAPPORT D ACTIVIT S 2010 AVANT PROPOS 4 GENCI EN QUELQUES MOTS 6 BILAN 2010 10 MAITRISE D OUVRAGE NATIONALE PARTENARIATS EUROP ENS COLLABORATIONS DE R amp D PROMOTION DU CALCUL INTENSIF RAPPORT SCIENTIFIQUE 28 AVANT PROPOS amp PERSPECTIVES CONTRIBUTION DES COMIT S TH MATIQUES ENVIRONNEMENT M CANIQUE DES FLUIDES FLUIDES R ACTIFS FLUIDES COMPLEXES SIMULATION BIOM DICALE ET APPLICATION LA SANT ASTROPHYSIQUE ET G OPHYSIQUE PHYSIQUE TH ORIQUE ET PHYSIQUE DES PLASMAS INFORMATIQUE ALGORITHMIQUE ET MATH MATIQUES SYST MES MOL CULAIRES ORGANIS S ET BIOLOGIE CHIMIE QUANTIQUE ET MOD LISATION MOL CULAIRE PHYSIQUE CHIMIE ET PROPRI T S DES MAT RIAUX NOUVELLES APPLICATIONS ET APPLICATIONS TRANSVERSALES DU CALCUL GENCI Directeur de la publication Catherine RIVIERE Coordination Laetitia BAUDIN avec Alain LICHNEWSKY Virginie MAHDI et St phane REQUENA Conception graphique r daction et r alisation Laetitia BAUDIN Contribution des MOE Christine M NACH CEA CCRT Francis DAUMAS CINES Denis GIROU CNRS IDRIS Impression XXX Photo de couverture calatheaphoto com 2 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 GENCI est pleinement investi dans la cr ation d un cosyst me fran ais et europ en du calcul intensif NY Le A EZ 7 CRIHAN LA 7 f
111. n l engagement de la France re pr sent e par GENCI s est concr tis en 2010 par l installation en fin d an n e de la deuxi me composante fran aise de PRACE Le supercalcula teur CURIE a t mis disposition des scientifiques europ ens d s le d but 2011 comme pr vu Le calcul intensif permet d accro tre la comp titivit des entreprises fran aises C est ce chemin qui a t trac par GENCI l INRIA et OSEO en lan ant en juillet 2010 l initiative HPC PME en partenariat avec quatre p les mondiaux de comp titivit Sys tem tic Axelera Aerospace Valley et Minalogic L enjeu de l initiative HPC PME est d amener les PME valuer la perti nence de l utilisation de la simulation num rique au regard de leur mod le d activit en mobilisant les acteurs du calcul intensif les mieux m me de les accompagner dans cette va uation Quelques mois plus tard une dizaine de PME ont exprim leur volont d tre ainsi accompagn es Elles sont issues de diff rents secteurs indus trie automobile industrie maritime a ronautique micro lectronique as sistance m dico technique et sociale Cette initiative a une ann e environ pour d montrer son succ s qui se concr tisera lorsque des PME fran aises auront gagn en comp titivit en se risquant changer de m thode de travail pour utiliser la simulation num rique dans leurs proc d s in dustriels
112. n mati re scientifique et technique Le succ s de PRACE d pend des r sultats scientifiques qui seront obtenus et qui devront tre reconnus parmi les meilleurs au monde et c est l un objectif fondamental pour le SSC La d monstration de notre r ussite est un pr requis pour largir le nombre d Etats membres de PRACE qui contribueront de mani re substantielle au fonctionnement de l infrastructure de recherche Ces nou velles contributions permettront PRACE de mettre dis position des ressources toujours plus comp titives qui favoriseront leur tour la production d une meilleure science C est un cercle vertueux L exemple du CERN montre que c est possible Cependant PRACE tant une infrastructure distribu e de recherche couvrant toutes les disciplines c est un d fi encore plus grand que de convaincre la communaut scientifique dans son ensemble de parler d une seule voix en faveur de PRACE Une premi re tape d terminante est de d mon trer que notre processus d valuation est quitable et vise 32 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 naissance que l exp rimentation et la th orie D autre part la pyramide id ale celle qui garantit chacun un acc s la bonne chelle aux moyens de calcul n est pas encore r alis e Aujourd hui nous ne disposons pas r ellement d un ni veau interm diaire entre les supercalculateurs nationaux et europ ens et les machines de laboratoire D
113. nce se relance dans la course au calcul intensif Pierre Le Hir Le Monde 30 Octobre Le supercalculateur p taflopique Curie install dans l Essonne sera le plus puissant en Europe l y aurait une tude mener sur l image que projettent les grandes puissances travers le nom donn leurs supercalculateurs Les Etats Unis ont leur aguar lamachine jusqu alors la plus v loce au monde La Chine dont la N buleuse Xingyun talonnait le f lin am ricain a annonc jeudi 28 octobre la naissance de sa Voie lact e Tianhe 1A dont la vitesse de pointe assure P kin surpasserait largement celle du J aguar La France va avoir son Curie en hommage Marieet Pierre Curie dont explique son concepteur le groupe fran ais Bull les travaux ont fond une grande partie de la science moderne Ce cerveau de silicium m rite d entrer au panth on Sa puissance th orique sera de 1 6 p taflops soit 1 6 million de milliards d op rations par seconde t che qui mobiliserait plus de 150 000 ordinateurs portables travaillant de concert Ce qui en fera la machine la plus performante en Europe devant le J ugene allemand du Forschungszentrum de J lich Rh nanie du Nord Westphalie qui affiche un score th orique de 1 p taflops et de 0 8 p taflops en fonctionnement r el S il tait d j op rationnel Curie se classerait parmi les quatre syst mes les plus puissants de la plan te Mais il va tre mis en service en deux tap
114. nditions de temp rature et densit Le calcul de ces coefficients n cessite de r soudre num riquement et successivement les quations dites de Schr dinger lec tronique la surface d nergie potentielle et nucl aire le mouvement des noyaux Ces deux tapes sont tr s demandeuses en temps de calcul et taille m moire mais sont r alisables gr ce aux moyens offerts par les centres nationaux de calcul Parmi les r sultats marquants dans ce domaine on citera le travail sur le syst me H 0 H pour lequel de nombreuses comparaisons l exp rience ont permis de va H O H H O He lider toute la cha ne de calcul avec une pr ci sion sur les observables sections efficaces spectre des tats li s etc de l ordre de quelques pourcents Du point de vue astro physique ce travail a permis notamment de confirmer la faible abondance de vapeur d eau dans les nuages sombres 0 45 9 135 180 O 45 90 135 180 FIG 3 Experimental and theoretical differential cross sections for H 0 H inelastic scattering left column and H O He inelastic scattering right column Black lines experimental Red lines full theoretical DCS calcu lations Blue lines for H O H scattering theoretical calculations with H in J 0 as initial and final states see text Scattering angle deg x axes DCS in arbitrary units all normalized to unity y axes Scattering energies H 0 H 575 cm H O He 429 cm Experimental signal in the re
115. nt du CT3 LS applications du calcul scientifique la sant repr sentent un th me mergent en calcul intensif Deux grands axes existent La biologie computationnelle aborde les ohana m nes biologiques par l analyse des donn es Elle a par exemple pour objectif de mettre en vidence les circonstances qui d clenchent un processus particulier parmi tous les m canismes possibles Outre la mod lisation math matique et les simulations des cascades de signalisation cellulaires dynamiques la biologie computationnelle incorpore des techniques d optimisation de calcul haute performance de traitement des images m dicales ainsi que la recherche de don n es data mining et leur analyse En bioinformatique branche qui correspond la partie ing nierie de ce champ disciplinaire les chercheurs con oivent et fournissent des logiciels d analyse des donn es biologiques L enjeu est de d chiffrer les relations entre g notypes et ph notypes et les corr lations entre le g n me des individus la nutrition l environnement et le mode de vie parmi d autres facteurs qui influencent leur histoire naturelle leur sant et les pathologies dont ils sont affect s L analyse du cadre transcriptionel et translationnel expression all le sp cifique expression g nique variable selon le contexte l pissage alternatif r gulation par les petits RNAs etc est n cessaire pour la mise en vidence des caract res associ s aux affections
116. o focalisation optique et la PERES A u ET ES CIO IE EN g n ration d un plasma d lectrons excit s lorsque le seuil WERSIE EME OT SONO As d ionisation est atteint L impulsion se propage alors comme ECM ER EC IEEE EIA un guide d ondes microm trique Ces filaments ultracourts Wa EA IOUE pr sentent une vaste vari t de comportements physiques auto compression mission de lumi re blanche utilis e pour la d tection Lidar et production de sources t rahertz La filamentation multiple d impulsions nanosecondes appara t lorsqu un faisceau de puissance lev e se casse par in stabilit modulationnelle en une multitude de cellules optiques dans des milieux fortement non lin aires comme les verres de silice Les objectifs scientifiques du projet port par une quipe du CEA DAM consistaient approfondir la dynamique spec trale d impulsions laser femtosecondes infrarouges 800 nm coupl es leur deuxi me harmonique 400 nm dans le but d amplifier le domaine des petites fr quences correspondant l mission de radiation t rahertz THz dans un gaz d argon l aide du code 3D spectral de propagation unidirectionnelle PPE3D les scientifiques ont examin le r le de la phase de l onde porteuse pour une impulsion infrarouge comprimant sur des dur es proches du cycle optique et identifi les rapports d intensit s entre onde fondamentale et harmonique amplifiant la conversion THz Une tude param trique en fon
117. ofile d j le prochain saut vers l Exascale La simulation num rique par le calcul intensif est devenue une d marche essentielle de la recherche scienti fique d excellence c t de la th orie et de l exp rimentation Moins de dix ans apr s le s quen age du g nome humain on envisage d j d exploiter la masse de donn es contenues dans les g nes de populations enti res pour concevoir des traitements indi vidualis s de maladies graves Une r volution scientifique se joue Le calcul intensif et la simulation nu m rique sont galement des outils strat giques d un point de vue co nomique Ils sont un l ment essentiel de la productivit industrielle en permet tant de r duire consid rablement le temps de conception et de mise sur le march et en contribuant forte ment l innovation et l optimisation des tapes de production et de main tenance 4 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Enfin de fa on g n rale pour les ser vices et l ensemble de la soci t le calcul intensif offre des possibilit s nouvelles d am lioration de la vie quotidienne comme les transports intelligents la distribution d nergie le design de nouveaux concepts de production d lectricit l aide au diagnostic m dical la pr vision m t orologique comme celle des risques naturels s ismes tsunamis De tels enjeux ne peuvent tre abor d s qu en mutualisant nos forces l chelle eu
118. ogique pour mettre la communaut scienti fique fran aise dans les meilleures conditions pour utiliser l Exascale Il s agit d une part d impliquer le plus t t possible les scientifiques fran ais dans les travaux du laboratoire d autre part de lui donner acc s aux moyens de calcul de GENCI L objectif est triple bien conna tre le comportement des applica tions qui sont ex cut es sur les supercalculateurs ac tuels pour cibler les efforts algorithmiques r aliser optimiser ces applications et en valuer le r sultat sur les prototypes successifs qui seront mis dispo sition par Intel gt gt www exascale computing eu AVEC BULL SUR LE PETAFLOP s La collaboration avec la soci t BULL s est termin e en 2010 sur la th matique du d veloppement et de la validation de composants mat riels et logiciels de syst mes de calcul dits p taflopiques Des travaux ont t men s avec succ s pour participer au d ve loppement des outils syst me permettant de mieux utiliser les acc l rateurs graphiques GPU optimiser les performances du syst me de fichiers parall le Lustre participer au d veloppement d un environne ment MPI portable et enfin tudier les m canismes de tol rance aux pannes Portage Acc l rateur de codes Sp cialiste de l nergie solaire et de sa valorisation dans tous les domaines le laboratoire PROMES du CNRS a b n fici du soutien de GENCI et de CAPS entreprise
119. olker Haiger est doctorant au Ger man Research Cen tre for Geosciences Potsdam en Alle magne Le groupe de recherche auquel il est int gr met en oeuvre la simulation num rique par le calcul intensif pour tudier la structure PRE HE pri t s thermodyna miques de certains mat riaux comme les minerais les sels fondus et les fluides aqueux dans le domaine des sciences de la terre Dans le cadre du programme HPC Europa 2 il a s journ en France d octobre d cembre 2010 pour travailler avec Mathieu Salanne de l Universit Pierre et Marie Curie Paris VI La dotation de HPC Europa2 dont il a b n fici incluait du temps de calcul sur le supercalculateur JADE du CINES o il a pass quelques semaines en octobre dernier Comment avez vous eu connaissance du pro gramme HPC Europa2 Sandro Jahn mon directeur de th se avait lui m me particip un programme HPC Europa il y a quelques ann es Comme il avait trouv cette exp rience tr s positive il m a sugg r de candidater pour une allo cation de 10 semaines Pourquoi avoir choisi le CINES en France Nous avions pr vu de travailler avec Mathieu Salanne Paris et il nous est apparu que le CINES proposait un environnement tr s int ressant pour notre projet de simulation Les codes que nous allions utiliser CPMD CP2K taient d j compil s et disponibles sur les machines du CINES ce qui nous a vit de per dre du temps
120. ons extr mement simplifi es Il tait donc n cessaire de d finir l architecture ad quate disposant d un nombre important d ac c l rateurs mat riels permettant d atteindre la puissance de calcul suffisante pour r aliser des simulations pr cises indispensables au projet Le site de Th mis au sommet de la tour l changeur trans forme le rayonnement solaire en nergie lectrique David66 Creative Commons L approche it rative propos e par CAPS en trois tapes a permis d aborder et de r soudre progressi vement les difficult s rencontr es afin de porter l ap plication sur un syst me hybride tout en conservant une ex cution efficace de l application en mode sca laire CPU Trois versions du code ont successivement t mises au point une premi re version exploitant du GPU une version hybride compl te utilisant CPU et GPU enfin une version hybride distribu e capable d ex ploiter des CPU et des GPU sur plusieurs n uds in terconnect s La version finale MPI et OpenMP permet d attein dre une acc l ration d un facteur 23 sur un cluster constitu de 8 n uds par rapport la version OpenMP de r f rence Les performances obtenues sur ce type d architec ture permettent de r pondre d sormais favorable ment des besoins de simulation de plus en plus pr cis gt WwWw caps entreprise com a 3 P api 2 DITION DU PRIX BULL FOUR
121. ordonn s Tremplin vers le calcul p taflopique et l Exascale fait partie des 12 qui ont obtenu plus de 10 ME sa dotation s levant 10 5 M Il associe des acteurs nationaux et r gionaux pour faire partout en France et chaque fois que possible du calcul intensif et de la simulation num rique un vecteur de d veloppement scientifique et cono mique Coordonn par GENCI ce projet rassemble les dix partenaires universitaires et acad miques suivants le Centre de ressources informatiques de Haute Nor mandie CRIHAN le PRES Universit de Toulouse l Universit d Aix Marseille I l Universit Claude Ber nard Lyon l Universit Joseph Fourier Grenoble l Universit de Strasbourg l Universit de Reims Champagne Ardenne le PRES Paris Sciences et Let Chaque partenaire dispose d un financement pour un quipement de calcul g re son syst me d attribution d heures accueille des h tes externes sa communaut dans les li mites pr vues est garant de la qualit scientifique des travaux forme ses tudiants et chercheurs promeut aupr s des quipes l utilisation des calculateurs nationaux ou PRACE tablit les partenariats industriels locaux et relaie l intia tive HPC PME GENCI INRIA OSEO Moyens actuels CS D eg du CRIHAN gt A DR TS A 1 tres repr sent par l Observatoire de Paris et l Ecole Normale Sup rieure l Universit Pierre et Marie
122. pa gation plus forte densit ci contre en bas gauche on observe rapidement une focalisation forte de l impulsion laser suivie de son clate ment en deux branches filamentation et plu me Des EN ME MM sieurs petits faisceaux p riph riques emportant iii ji peu d nergie yim La simulation num rique fournit ainsi des indications pr cieuses sur le couplage laser plasma haute intensit pr figurant les situations qui seront rencontr es sur les installations exp rimentales en projet comme le laser p tawatt PETAL et aide en tirer le meilleur parti 50 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 200 100 TK 100 200 2200 2400 2600 2800 X 1 tude num rique de l acc l ration d lectrons par laser au del du GeV l aide du code CALDER Carte de la modulation de densit lectronique cr e dans le sillage d une impulsion laser br ve 30 femtosecondes et intense 3x1019 W cm mettant en vidence au milieu de la cavit plasma un pa quet d lectrons acc l r 3 GeV sur seulement 3 8 cm de plasma Moyens GENCI TITANE CEA CCRT RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 51 k A T iN f L l GE Informatique algorithmique Wet math matiques j FM Comit th matique 6 Bilan amp perspectives Jacques Blum pr sident du CT6 ans le comit th matique Informatique algorithmique et math matiques CT6 20 proje
123. permettent aux scientifiques qui le souhaitent de tester ou d am liorer la scalabilit de leurs codes L acc s aux machines Tier0O de PRACE se fait pour une p riode courte afin de tester le passage l chelle et ou de bien pr parer une demande d allocation Les projets sont soumis une valuation technique et peuvent lorsqu ils sont retenus et si besoin b n ficier d un support applicatif gt gt www prace ri eu X Une partie de l quipe du CINES responsable du d veloppement de l outil de peer review europ en de gauche droite C dric Noukpo Tyra Van Holmen et Fabien Cadet CINES Quelques recommandations pour s assurer de la qualit de son dossier avant de candidater un Regular Call de PRACE E a demande tant largement sup rieure au nombre de projets pouvant tre accueillis le panel de s lection est tr s exigeant sur les dossiers La qualit scientifique reste le crit re fondamental mais une grande importance est galement donn e la qualit technique et la forme de la pr sentation de la demande E durant la p riode de d marrage et de croissance de l infrastructure il est possible que m me d excellents projets ne se voient pas attribuer d heures par manque de ressources disponibles Toutefois cette situation devrait notablement s am liorer d ici la fin de l ann e 2011 E lors de l valuation des dossiers une tr s grande importance est donn e la v rification du passage
124. ppements applicatifs n cessaires Enfin en franchissant cette premi re tape la Chine s est positionn e comme un concurrent de plus en plus s rieux L tape suivante confortera son ind pendance d un point de vue technologique comme conomique le pays s est lanc dans la fabrication de ses propres processeurs et son prochain supercalculateur sera enti rement chi nois C est une nouvelle fois l illustration d une capacit for midable d organisation au service d une volont politique sans faille le calcul intensif est un investissement majeur du Minist re pour la Science et la Technologie chinois de puis pr s de quinze ans Quel impact cette nouvelle donne a t elle Comment la France se positionne t elle aujourd hui Les Chinois viennent de d montrer qu on pouvait gagner la course condition de b n ficier la fois du soutien po litique des comp tences techniques et technologiques et du budget n cessaires D autres pays dans le monde comme la Russie la Cor e ou le Japon semblent s engager aujourd hui sur la m me voie En France les investisse ments r cents ont permis de relancer la dynamique Gr ce GENCI et maintenant PRACE dont la France est le deuxi me contributeur notre pays est actuellement dans le peloton de t te des nations qui donnent acc s des quipements de pointe leurs chercheurs Il occupe m me en Europe une place de choix aux c t s des Alle m
125. ps r el l tat des syst mes et une quipe d experts en s curit informatique permet d anticiper les alertes et d apporter des solutions rapides et efficaces Ceci a permis de garder le centre op rationnel lors de la d couverte de deux failles de s curit d tect es successivement dans le syst me Linux en 2010 CONCERNANT L ANIMATION SCIENTIFIQUE LA 7 DITION DES JOURN ES SCIENTIFIQUES CCRT S EST D ROUL E LE 5 D CEMBRE 2010 Bruy res le Ch tel sur le th me Simulation et Innovation Plus de 130 participants ont chang sur les apports de la simulation num rique au sein des entre prises partenaires industriels et acad miques du CCRT CURIE Booster de recherche Ainsi s exprimait Val rie P cresse ministre de l ensei gnement sup rieur et de la recherche le 25 octobre 2010 propos de CURIE lors de l inauguration du Tr s Grand Centre de Calcul du CEA TGCC o est ins tall et op r le supercalculateur Acquis par GENCI et con u par Bull CURIE est le deuxi me supercalculateur p taflopique install en Europe Il atteindra fin 2011 une puissance totale de plus de 1 6 petaflop s Baptis CURIE en hommage Pierre et Marie Curie dont les travaux ont fond une grande partie de la science moderne ce supercalculateur permet la France de confirmer son engagement dans PRACE Partnership for Advanced Computing in Europe dont elle est un des membres fondateurs voir page 19
126. que num rique consiste pr dire le bruit g n r par un OS TEMI E E T E coulement cette discipline est en plein essor pour mieux compren MAn n a n E A A SE EAE T ETOT dre les sources de bruit travers l analyse de certains coulements TETE E E EE T EE ETES comme les jets ou les sillages mais galement depuis peu avec la si KR EE ER ET mulation d coulements autour de syst mes r els qui n cessitent un EMMA ETE EEEE T T E TETE contr le affin du bruit g n r nautique mais galement celui de l automobile pour le confort des passagers Le supercalculateur massivement parall le BABEL de l IDRIS a permis de simuler l coulement autour d un profil dit hypersustent d aile d avion permettant l aile de conserver sa portance la vitesse la plus basse possible caract ristique d une phase d atterrissage Le champ acoustique a ensuite t extrait de l coulement simul L objectif de ces simulations est de pr dire le bruit mis par un tel dispositif Les figures montrent l volution des struc tures a rodynamiques responsables du bruit que la simulation a permis d identifier et une premi re tentative de d termination des sources acoustiques la surface de l aile tudi e ainsi que leur intensit relative a RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 41 Simulation biom dicale et applications la sant Comit th matique 3 Bilan amp perspectives Marc Thiriet pr side
127. r els et de leurs cons quences g ophysiques D autres domaines forte valeur soci tale comme le stockage de CO3 sont galement en mergence W 44 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Collisions de mol cules interstellaires Equipe ASTROMOL Institut de Plan tologie et d Astrophysique de Grenoble IPAG Observatoire de Grenoble Equipe AMPIlus Laboratoire d Etude du Rayonnement et de la Mati re en Astrophysique LERMA Observatoire de Meudon Responsable projet A Spielfiedel L tude de la physique et des propri t s des objets de l Uni Moyens GENCI CNRS IDRIS vers toiles plan tes milieu interstellaire galaxies repose notamment sur l analyse des radiations lectromagn tiques Notre compr hension de la physico chimie du milieu interstel KILE E E ESE ONE ENTER laire compos de gaz et de poussi res repose en grande partie ana nn Ont CAE sur l observation des spectres de raies atomiques et mol cu R A AA E I alter UEA laires mis et ou absorb s par des nuages des toiles volu es EMEC E II A AEE RAT E T E a E ETE E ou des r gions de formation stellaire L interpr tation de ces KAn Ei EAR KA E E ETATE spectres s appuie sur notre connaissance de la spectroscopie et Kate de la physique des collisions Les coefficients de collision permettent de quantifier l importance relative des processus radiatifs et collisionnels en comp tition dans les plasmas astrophysiques et de contraindre les co
128. r du Centre national de la recherche scientifique CNRS pour le calcul num rique de haute performance IDRIS permet environ 1000 utilisateurs travaillant L 400 projets manant de quasiment toutes les dis ciplines scientifiques d acc der ses ressources informa tiques qui comprennent en 2010 les supercalculateurs suivants e VARGAS machine IBM de type SMP n uds larges de 112 fois 32 processeurs Power 6 pour une configuration totale de 3584 processeurs et environ 17 5 To de m moire globale d livrant une puissance cr te cumul e de 67 Tflop s e BABEL machine IBM de type BlueGene P de 10240 processeurs quadri c urs soit en tout 40960 c urs avec environ 20 To de m moire globale pour une puis sance de cr te cumul e de 139 Tflop s e BRODIE machine vectorielle NEC SX 8 de 10 n uds de 8 processeurs vectoriels soit au total 80 processeurs d livrant une puissance de cr te cumul e de 1 3 Tflop s Fin 2010 le personnel de l IDRIS se compose de 38 per sonnes r parties de la mani re suivante quatorze dans l quipe syst me exploitation treize dans l quipe de sup port aux utilisateurs trois dans l quipe r seaux deux dans l quipe de communication externe un responsable de la s curit des syst mes d information trois dans le groupe administratif et deux pour la direction L ANN E 2010 A T UNE ANN E D EXPLOITATION DE L ACTUEL PARC DE MACHINES INSTALL EN 2006 POU
129. rces qui leur ont t attribu es une proc dure d ajustement est r alis e la fin du premier Pr sident le PDG de GENCI trimestre de l ann e n L application de ces modalit s d ajustement peut entrai Membres les pr sidents du comit d valuation ner une reprise d heures allant jusqu 40 des heures initialement attribu es amp les directeurs des centres de calcul Invit s les pr sidents des comit s th matiques Par ailleurs tout au long de l ann e des compl ments d heures peuvent tre ac amp un repr sentant par associ de GENCI cord s de mani re exceptionnelle des projets existants ces demandes dites au fil de l eau sont faites au travers du portail DARI ATTRIBUTION 28 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 RPC T a a CL a U DO G M M o o N 11 C e rapport scientifique s attache d crire les r sultats obtenus gr ce aux allocations effectu es par GENCI sur les ressources des trois centres nationaux du CEA CCRT du CINES et du CNRS IDRIS mais aussi v rifier que les impacts scientifiques sont la hauteur des enjeux et des ambitions Il nous permet de rendre compte de l usage fait des moyens sous la responsabilit de GENCI et op r s par ses associ s Les travaux scientifiques ont ga lement t soutenus par ANR et le PCRDT de la Commis sion Europ enne Nous nous sommes efforc s de pr senter les r sultats sous une forme concr te et parlante
130. rd avec la th orie C est pour cette raison que l quipe th orique de l Institut N el a d cid d tudier le couplage lectron phonon au del de la DFT En utilisant la th orie des perturbations aussi appel e approximation GW ils ont r ussi corriger les r sultats obtenus avec la DFT et reproduire les donn es exp rimentales 1 2 Pour r aliser ce type de calculs l quipe s est servie d un code ondes planes E z Yambo3 d velopp dans le m me laboratoire en collaboration avec d autres groupes europ ens ry 5 1300 E Phonons dans le graph ne la ligne pleine reproduit les calculs r alis s avec F DFT en approximation LDA la ligne en pointill les corrections apport es par 1200 l utilisation de l approximation GW et les points les r sultats exp rimentaux 4 0 5 0 6 D T 0S qetais 0 0 L quipe est actuellement en train d tendre ce type d tudes des syst mes mol culaires et des solides organiques 4 Une premi re tude appliqu e au couplage lectron phonon dans la fuller ne Cgo en GW est en cours de sou mission 5 1 M Lazzeri C Attaccalite et al Phys Rev B 78 081406 R 2008 2 C Attaccalite et al Nano Letters 10 2 1172 2010 3 A Marini et al Comp Phys Comm 180 1392 2009 4 X Blase C Attaccalite V Olevano Phys Rev B 83 115103 2011 5 C Faber J L Janssen M C t E Runge X Blase
131. re soumis des conditions physiologiques d activation sur une chelle de temps in dite d passant les deux mi crosecondes Les d tails mol culaires impliqu s dans l activation du canal ont ainsi pu tre r v l s Delemotte amp col 2011 En outre des tudes concernant l action de nanoparticules sur ces m mes canaux ont permis de montrer que des particules comme les fuller nes Cgo peuvent moduler le fonctionnement de ces canaux r v lant l effet n faste que peuvent avoir ces compos s sur l excitabilit cellulaire Kraszewski amp col 2010 Ces r sultats originaux mis en vidence in silico ouvrent de nouveaux champs d investigation et permettent au jourd hui de proposer des exp riences cibl es vis e th rapeutique a a Binding of Cgo from the intracellular domain of MthK From left to right consecutive snapshots from MD simulations The compound binds to the chan nel s gate and induces a blockage of the K conduc tion pathway represented here point density in color codes by its hydrophilic pore volume co 100 ns b b Snapshots from MD simulations of a tetraethy lammonium TEA ion approaching the channel from the intracellular domain Note that here TEA mi grates through the channel gate toward its binding site inside the internal cavity RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 59 Chimie quantique et mod lisation mol culaire Comit th ma
132. rop enne En tant que porteur de la politique fran aise en mati re de calcul intensif pour la recherche acad mique GENCI se devait d acc l rer ses efforts pour participer la meilleure place la construction d un cosyst me euro p en du calcul intensif Les r sultats de l ann e 2010 attestent que cette feuille de route a t respect e Une infrastructure europ enne du calcul intensif a t cr e en juin 2010 Barcelone GENCI est membre fondateur de la PRACE AISBL au c t de 19 autres repr sentants d tats europ ens Les premiers scientifiques europ ens ont eu acc s d s mi 2010 au supercalculateur allemand JU GENE premi re composante de l in frastructure PRACE Parmi eux figure J r mie Bec premier scientifique fran ais laur at d heures euro p ennes de calcul Son t moignage illustre bien la n cessit de donner acc s aux plus puissants supercalcu lateurs pour que la science progresse page 21 comme le montrent par ail leurs les r sultats scientifiques pr sent s dans ce rapport PRACE c est aussi une organisation collaborative mise en place en 2010 dont un conseil scientifique Son pr sident le physicien britannique Ri chard Kenway livre dans son interview page 32 les esp rances que porte une telle organisation non seulement pour r pondre aux be soins des scientifiques mais aussi pour accro tre la comp titivit euro p enne Enfi
133. s premiers principes ou ab initio en turbulence des plasmas de fusion est de comprendre l origine et les propri t s de cette micro turbulence afin de pr dire le temps de confinement dans les machines de prochaine g n ration et de proposer si possible des voies pour la contr ler Le faible taux de collisions dans ces plasmas chauds et tr s dilu s impose une description cin tique C est l objet du code global gyrocin tique GYSELA d velopp par l Institut de recherche sur la fusion par confinement magn tique du CEA Cadarache en collaboration avec l INRIA projets ANR EGYPT 2007 2010 amp GYPSI 2010 2013 Dans cette approche l espace des phases est ramen 5 dimensions 3 de position 2 de vitesse par une moyenne sur le mouvement rapide de giration des particules autour des lignes de champ Le nombre de points de grille n ces saires la r solution des structures turbulentes cro t non lin airement avec la taille de la machine typiquement comme la taille au cube Une simulation Grand Challenge sur Jade a notamment permis d tudier la turbulence dans un quart de tore de la taille d ITER Pour cela l espace 5D a t discr tis au moyen de 272 milliards points de grille et environ une milli seconde de temps plasma a t simul e en utilisant 8 192 processeurs pendant 1 mois La figure ci contre pr sente une carte instantan e des fluctuations du potentiel lectrique sortes d analogues des
134. s la m decine et la chirurgie minimalement invasives utilisent le transport de nano vecteurs par les conduits naturels et le transfert de chaleur par exemple les nanoa rosols ou lablation radiofr quence et ultrasons haute fr quence pour le traitement des cancers Toute simulation de telles techniques requiert un couplage multiphysique qui pourra tre effectu sur une plateforme de calcul intensif Ce cadre de recherche fait d ailleurs l objet d appels d offres r guliers de la Communaut Europ enne Virtual Physiological Human VPH 42 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 L tude du fonctionnement d un syst me physiologique en r gle g n rale compliqu par sa configuration et sa structure et complexe par son fonctionnement et sa r gulation fait intervenir toutes les grandes branches de la science chimie physique math matique et biologie aussi bien aux chelles nanoscopiques mol cules en interactions g n r es par les multiples sources de signalisation cellulaire qui d clenchent des cascades de r actions chimiques provoquant le lib ration de mol cules stock es ou la synth se de prot ines microscopiques cellules en in teractions m socopiques tissus biologiques que macroscopiques organes Actuellement les biomath maticiens se concentrent surtout sur les petites chelles en lien avec l histologie et la biologie mol culaire et les biom caniciens travaillent l chelle macroscopique en lien avec l an
135. s agisse de formation d duca tion ou de calcul compl mentaire des moyens nationaux Olivier Pironneau pr sident du Co mit Strat gique du Calcul Intensif CSCI souligne l importance de ce projet page 31 qui permettra d ac c l rer la construction d une v ritable pyramide du calcul intensif autour de ses trois strates g ographiques les moyens de calcul accessibles au ni veau europ en les ressources des trois centres de calculs nationaux et les moyens coordonn s en r gion Ainsi sommes nous en route pour ins crire la France de mani re p renne et la place qui lui revient dans l Eu rope du calcul et lui permettre gale ment de poursuivre son engagement en faveur de la constitu D tion de l Espace Europ en de la Recherche Bien s r dans un monde du HPC en volution ra pide des objectifs aussi ambitieux n ont de sens que si chaque tape de cette route nous prenons le temps de la r flexion et du questionnement m thodologiques Comment anticiper l tape suivante Comment f d rer le plus grand nom bre autour de notre vision Com ment permettre aux utilisateurs fran ais d innover Nous y parvenons en nous appuyant sur ce qui a pr valu la cr ation de GENCI il y a quatre ans la mutuali sation des moyens et la possibilit de dialogue avec tous les acteurs fran ais du calcul intensif au premier rang desquels bien s r les cinq associ s de GENCI C e
136. s du traite MIE En ERA Ou EURE ES ment m dical du cancer peut entra ner l alt ration de RAK A TRECERE CEE OT A Ea T EDE l ADN du patient Les dommages sont dus non pas KE Et ATEN AEC EAEE EEY l action directe des radiations sur le milieu mais l ac RIEM ucan E EAEE IE ER ET ON ETCElE tion de particules secondaires g n r es le long du tra EMEA EE OEIL OS jet de la radiation qui interagissent directement ou EEE ER EN EE TETE indirectement avec le milieu ambiant pour cr er des C R MONIE radicaux qui peuvent r agir leur tour avec les biomo Water En E E EE l cules De nombreuses tudes sont men es pour ana lyser les interactions entre ces particules et le milieu biologique dont celle de l quipe du LASIM Lyon qui a permis de mieux comprendre les m canismes en jeu dans le cadre des programmes europ ens RADAM Radiation Damage in Biomolecular Systems et Nano IBCT Nano scale insights in ion beam cancer therapy Les particules secondaires produites peuvent tre des lectrons lents des radicaux comme OH ion hydroxyde ou des ions Des exp riences de fragmentation et excitation induite par collision ont t men es dans la r action des ions du carbone sur l uracile ARN et la thymine ADN Au niveau m dical il est bien connu que la substitution de la thymine par du bromouracile dans l ADN induit une forte augmentation des dommages Ces propri t s sont largement utilis es en radioth rapie A l aide de si
137. s m thodes semi Lagrangiennes Elle a implant et valid cette m thode dans le code parall le SLV2D Les simulations ont t r alis es sur les machines du CCRT avec lesquelles l amortissement Landau transfert d nergie entre une onde lectromagn tique et des lectrons diminuant l amplitude de l onde lectromagn tique a pu tre v rifi voir figure ci dessous et des mesures d erreurs sur la conservation de la charge effectu es M N Crouseilles Th Respaud E Amortissement Landau Sonnendr cker A forward semi 0 Vlasov Poisson Lagrangian method for the nume Vlasov Maxwell rical solution of the Vlasov equa 1 tion Comput Phys Comm 180 2009 no 10 1730 1745 rh m N Crouseilles Th Respaud A 32 charge preserving scheme for the numerical resolution of the Vla 1 sov Amp re equations to appear in Comm in Comput Phys 9 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 53 Solveurs parall les efficaces en alg bre lin aire m thodes multigrilles pour des syst mes de tr s grande taille Centre europ en de recherche et de formation avanc e en calcul scientifique CERFACS Toulouse Responsable projet X Vasseur Moyens GENCI JADE CINES et BABEL CNRS IDRIS En analyse num rique les m thodes de Krylov sont un pro L quipe du CERFACS Toulouse travaille la r solution de sys KES EAU t mes creux syst mes n ayant que peu de coefficients non nuls Iwao IRAERONT OR Eu TE C
138. st la force de GENCI et c est ce qui nous a permis d obtenir l effet de levier d cisif pour remettre le calcul intensif sa juste place en France Nous allons poursuivre sur cette voie bien s r avec pour objectif de r ussir les challenges de demain en premier lieu celui de pr parer la communaut scientifique fran aise l arriv e de l Exascale en 2018 Je suis certaine que cet enjeu d cisif pour la comp titivit tant scientifique qu industrielle de notre pays sera abord avec l implication et le prag matisme requis dont nous avons tou jours su faire preuve Qu il me soit enfin permis de remer cier tous ceux et celles qui ont contri bu la r alisation de ce rapport d activit s en souhaitant ses lec teurs autant de plaisir le lire que nous en avons eu le r diger E ENCI Grand quipement national de calcul intensif Cr en 2007 par les pouvoirs publics pour placer la France au meilleur niveau europ en et international dans le domaine du calcul intensif GENCI associe les principaux acteurs de la recherche acad mique dans ce domaine CEA CNRS INRIA et Universit s GENCI a pour missions de gt financer et coordonner la mise en uvre d un plan strat gique d quipements des trois centres nationaux de calcul intensif pour la recherche civile gt tre un acteur majeur dans l organisation et la r alisation d un espace europ en du calcul intensif pour la
139. stics exp rimentaux zone ombr e 1 1 Babushkin W Kuehn C K hler S Skupin L Berg K Reimann W Woerner J Herrmann and T Elsaesser Phys Rev Lett 105 053903 2010 2 S Mauger L Berg and S Skupin Self focusing versus stimulated Brillouin scattering of laser pulses in fused silica New J Phys In press 2010 3 L Berg C L Soulez C K hler and S Skupin Role of the carrier envelope phase in singly cycled laser filamentation Submitted to Opt Express 2010 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 71 Extraits de presse INNOVATION L IDEE LeMonde lnformatique fr Le calcul haute performance accessible aux PME Edition du 16 08 2010 par Jacques Cherminal Une initiative propos e par plusieurs organismes publics souhaite promouvoir le calcul haute performance aupr s des PME L objectif est de renforcer ainsi la comp titivit des entreprises innovantes Il y a un vrai travail de p dagogie et d vang lisation faire sur les b n fices du calcul haute performance aupr s des PME souligne St phane Requena responsable technique au GENCI R pondant une recommandation du plan France Num rique 2012 pr sent l poque par Eric Besson le programme HPC PME gt a t lanc conjointement par le GENCI Grand Equipement National de Calcul Intensif l INRIA OSEO et 4 p les de comp titivit Le premi r partenair sera en charg de l acc s aux ressour
140. stion br leurs de fours industriels turbines pour diminuer la consommation d hydrocar bures et l mission de CO et limiter les missions pol oen uantes oxydes d azote 8 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Calculer sum Depuis l Antiquit l homme n a cess d inventer de nou velles fa ons de calculer Pour compter des objets des hommes ou des animaux faire du commerce voyager comprendre le monde qui l entoure ou encore anticiper ou valuer les risques D velopp s d s la fin des ann es 30 les supercalculateurs sont la derni re concr tisation de cette qu te d outils tou jours plus performants Leur puissance de calcul la fois en termes de vitesse d ex cution et de volume de don n es trait es est si grande qu elle permet de r aliser en une seule journ e une t che qu un ordina teur de bureau mettrait au moins 150 ans accomplir D o le terme de calcul intensif qui d signe galement par exten sion la science d velopp e au tour de ces quipements mat riels logiciels etc Aujourd hui la simulation num rique par le calcul intensif est devenue une d marche essentielle de la recherche en compl ment de la th orie et de l exp rimentation Elle permet de remplacer les exp riences qui ne peuvent pas tre men es en laboratoire sur tout quand elles sont dangereuses simulation d un incident industriel co teuses design d avion
141. t OSEO l Initiative HPC PME a pour objectif de d mocratiser l utilisation de la simulation num rique par le calcul intensif pour renforcer et accro tre la comp titivit des PME fran aises Elle s inscrit dans une logique d acc l ration des transferts de technologie entre la recherche aca d mique et l industrie qui sont indispensables pour irriguer l conomie nationale en soutenant la cr a tion de produits et de services innovants RENFORCER LES PASSERELLES ENTRE RECHERCHE ET INDUSTRIE Ce dispositif unique permet d accompagner les PME qui souhaitent int grer les capacit s de d veloppe ment offertes par le HPC dans leur strat gie d inno vation Il s agit de les amener valuer la pertinence de l utilisation de la simulation num rique au regard de leur mod le d activit en mobilisant les acteurs du calcul intensif les mieux m me de les aider Pour mener bien cette valuation et cette d mons tration des gains pouvant tre obtenus par le recours au HPC productivit qualit etc l Initiative HPC PME s appuie sur les comp tences de chaque parte naire expertise technologique formation et partage de bonnes pratiques acc s aux ressources de calcul ma trise des enjeux financiers et conomiques Au terme de la d monstration la PME est mise en rela tion avec les acteurs industriels du HPC notamment les fournisseurs de temps de calcul l Initiative HPC PME est men e en partenariat a
142. tique 8 Bilan amp perspectives Yves Ellinger pr sident du CT8 a politique de soutien au calcul scientifique en chimie quantique et mod lisation mol culaire d velopp e par GENCI depuis sa cr ation permet la communaut de disposer aujourd hui la fois de la puissance de calcul et des moyens n cessaires en terme de logiciels gr ce la mise disposition de grands codes commerciaux sur les centres de calcul Si la grande majorit des projets du CT8 reste centr e sur des syst mes mol culaires finis dont les dimensions augmentent avec les ann es le centre de gravit des heures allou es s est d plac vers les syst mes infinis Que ce soit pour l tude des propri t s des mol cules isol es structures ou signatures spectrales des mol cules dans un environnement sp cifique liquide ou solide ou en interaction r active avec d autres mol cules ou des surfaces ces travaux repo sent sur l utilisation des logiciels habituels de la discipline Citons ADF Gaussian09 MOLPRO et GAMESS pour les syst mes de dimensions finies dans le cas des syst mes infinis solides en tant que tels ou supports d une activit catalytique mentionnons les codes tels que CRYSTAL ADF Band ou VASP les calculs dynamiques relevant de code dits first principle de type CPMD c t des codes standards il faut souligner les avanc es r alis es la fronti re de la physique atomique mol culaire et de la dynamiq
143. tratif et financier de GENCI au 31 d cembre 2010 Repr sentant l tat Sylvie AMBLARD charg e d tudes au d partement de la gestion et du pilotage budg taires des programmes la DGRI MESR DGRI Repr sentant le CNRS Isabelle ALECI chef du P le d appui financier la science Repr sentant le CEA Patrick GUYARD directeur financier adjoint Repr sentant les Universit s Michel DELLACASAGRANDE ancien directeur financier de l Education nationale 6 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Composition de la Commission des march s de GENCI au 31 d cembre 2010 Repr sentant l tat Philippe AJUELOS chef de la mission des achats du Minist re de l Education Nationale et Claire PAUPERT adjointe au chef du d partement de l appui au pilotage des organismes et de la r glementation la direction g n rale pour la re cherche et l innovation Repr sentant le CEA Olivier DERVIEU chef de service la Direction des achats et ventes du CEA et St phane RENOUARD chef du service commercial du CEA Saclay Repr sentant le CNRS Myriam FADEL chef du bureau de la r glementation de la direction des affaires juridiques du CNRS et Vincent GOUJON directeur de l UPS 2295 achats et coordination des achats du CNRS Repr sentant les Universit s Simon LARGER adjoint au Secr taire g n ral de l ENS et Eric ESPERET D l gu g n ral de la CPU et pr sident de la commission des march s Composition du Groupe technique de GENCI a
144. ts ont fait l objet d une attribution d heures de calcul concurrence de 88 000 heures sur le cluster Anakin IBM SP du CINES et 288 000 heures sur la machine JADE SGI Xeon du CINES 185 000 heures sur la machine VARGAS IBM SP du CNRS IDRIS et 975 000 heures sur BABEL Blue Gene du CNRS IDRIS et 800 heures sur le NEX SX8 113 000 heures sur la machine PLATINE Bull Itanium du CEA CCRT 456 650 heures sur la ma chine TITANE Bull X on du CEA CCRT et 68 750 heures sur TITANE GPU Bull Xeon GPU Les th mes des projets vont des algorithmes num riques algorithmes volutionnaires m thodes multigrilles l ments finis discontinus m thodes particulaires sch mas d ordre lev d com position de domaines aux probl mes de parall lisation solveurs de syst mes lin aires bibio th ques num riques scalabilit des codes calcul de valeurs propres Les domaines applicatifs sont extr mement vari s calcul de structures indexation d images cryptographie lectromagn tisme dynamique mol culaire milieux poreux simulation d aqui f res Les projets ne sont en g n ral pas demandeurs d un tr s grand nombre d heures mais n cessi tent d tre ex cut s sur plusieurs machines pour pouvoir comparer les performances des algo rithmes et des biblioth ques d velopp s suivant la structure de parall lisme disponible E 52 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Progr s dans la simulation num riqu
145. u 31 d cembre 2010 Repr sentant l tat Laurent DESBAT conseiller au Minist re de l enseignement sup rieur et de la recherche Repr sentant le CEA Laurent CROUZET assistant du directeur des Sciences de la mati re en charge du calcul intensif et de l informatique CEA DSM et Jacques DAVID coordinateur PRACE GENCI HPC pour la Direction de l nergie nucl aire CEA DEN Repr sentant le CNRS Michel DAYD d l gu scientifique de l Institut national des sciences informatiques et de leurs interactions CNRS INS21 en charge des grilles de calcul et du HPC et Serge FAYOLLE directeur de l IDRIS Repr sentant les Universit s Francis DAUMAS directeur du CINES Repr sentant l INRIA Thierry PRIOL directeur scientifique adjoint aupr s de la direction de la recherche et de la direction des partenariats europ ens en charge du domaine R seaux syst mes et services calcul distribu et Jean ROMAN responsable de l quipe HiePACS INRIA Bordeaux Sud Ouest QUIPE Sous la conduite de Catherine Rivi re GENCI dispose d une quipe de neuf personnes Catherine RIVI RE Alain LICHNEWSKY St phane REQUENA PDG Responsable scientifique Responsable technique Laetitia BAUDIN Edouard BRUNEL Catherine LE LOUARN Responsable communication Responsable juridique Responsable des op rations Virginie MAHDI Ma t CAMPEAS Fabien CADET Responsable de projets Assistante D veloppement du DARI au CINES CHIFFRES CL
146. ue quantique r actionnelle sur les m thodes base d on delettes ESRF Grenoble ou Monte Carlo quantique LCT UPMC Le r le de GENCI est ici de fournir l outil informatique pour les exploitations intensives Trois aspects sont trait s au CT8 Syst mes mol culaires et r activit un nombre important de projets concerne des syst mes de plusieurs dizaines quelques centaines d atomes et l ambition est toujours de se rapprocher de la pr cision chimique pour les syst mes plus petits une dizaine d atomes l objectif est de tendre vers la pr cision spectroscopique dynamique et processus l mentaires l interface de la physique et de la chimie ce th me est en plein d veloppement au CT8 Le but avou est la compr hension de ses propri t s phy sico chimiques l chelle de la nanoparticule voire de l atome aussi bien qu l chelle macro scopique en incluant l aspect thermostatistique des ph nom nes Dans ces cas la mod lisation requiert le d veloppement de nouveaux outils m thodologiques adapt s l chelle de l obser vable consid r Et la pr cision n cessaire aux traitements collisionnels repr sente un v ritable d fi pour les chimistes th oriciens l interface du solide les d veloppements m thodologiques r alis s ces derni res ann es dans la description des syst mes infinis peuvent aujourd hui exploiter pleinement les moyens informatiques mis disposition La chimie
147. uides r actifs fluides complexes CT2 35 Simulation biom dicale et applica tion la sant CT3 50 et Syst mes mol cu laires et biologie CT7 14 R partition des dossiers par comit s th matiques ECI ECT DCT3 ECT4 ECTS ECTO ECT ECIS ECTS BCTI0 1 ENVIRONNEMENT 2 MECANIQUE DES FLUIDES FLUIDES REACTIFS FLUIDES COMPLEXES 3 SIMULATION BIOMEDICALE ET APPLICATION A LA SANTE 4 ASTROPHYSIQUE ET GEOPHYSIQUE 5 PHYSIQUE THEORIQUE ET PHYSIQUE DES PLASMAS 6 INFORMATIQUE ALGORITHMIQUE ET MATHEMATIQUES 7 SYSTEMES MOLECULAIRES ORGANISES ET BIOLOGIE 8 CHIMIE QUAN TIQUE ET MODELISATION MOLECULAIRE 9 PHYSIQUE CHIMIE ET PROPRIETES DES MATERIAUX 10 NOUVELLES APPLICATIONS ET APPLICATIONS TRANSVERSALES DU CALCUL 10 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 lt 100 000 heures Entre 100 000 et 1 million d heures M Entre 5 et 10 millions d heures M gt 10 millions d heures E DES RESSOURCES PLEINEMENT UTILIS ES Sur l ann e les ressources de calcul sur machines g n ralistes ont augment de 35 par rapport lan n e pr c dente cela trois raisons l extension de JADE au CINES a permis la mise disposition de 40 millions d heures suppl mentaires pour la deuxi me session de la campagne 2010 la mise disposition de l int gralit de la ma chine TITANE du CEA CCRT soit 41 millions d heures l attribution des heures sur M
148. ul intensif l honneur Comme les ann es pr c dentes GENCI a apport son concours diff rentes initiatives de promotion du calcul intensif Et lanc un programme destina tion des PME en association avec l INRIA et OSEO Le premier prix a t d cern Dimitri Komatitsch chercheur l Universit de Pau et INRIA Sud Ouest pour sa contribution une meilleure connaissance de la physique du globe terrestre Ses travaux ont permis de mod liser tr s haute r solution la propagation d ondes sismiques l chelle d un continent Il s agit d un enjeu scientifique et so ci tal particuli rement important comme l actualit l a montr en Italie en 2009 magnitude 6 3 environ 10 km de profondeur 215 morts et Ha ti en 2010 magnitude 7 2 environ 15 km de profondeur entre 100 000 et 200 000 morts Les destructions provoqu es par les s ismes sont dues aux ondes sismiques qui font vibrer et casser les constructions Ces ondes peuvent tre amplifi es par la g ologie de la r gion pr sence de s diments peu consolid s par exemple ou par la topographie col lines montagnes Il est donc essentiel de pouvoir calculer la propagation de ces ondes avec une grande pr cision la fois pour am liorer la connaissance de la structure du globe terrestre et progresser vers la pr diction des tremblements de terre et de leurs r pliques Dimitri Komatitsch a ainsi t sollicit par les autor
149. ultats ont d ailleurs t r com i 1 l z L a r ge pPens sen 2009 par le prix Bull Fourier ELY 08 LP vs dr ec hi jp E pa Sa r Cette approche est illustr e ci contre dans le cas des cages de a 4 SiC 3 pour lequel la rapidit de BigDFT nous a permis d tu dier de fa on syst matique la structure de cages sto chiom ai 90 bonds 719 me b 90 bonds 679 mey triques E T gt Trois familles de cages ont ainsi t mises en vidence elles dS es sont toutes des minima locaux dans l espace des configura T S Si e A tions mais une seule est le minimum global panel f X ss fi i LA Parailleurs une analyse de la topologie de ces cages a permis Bri e m tp E k de proposer un nouveau proc d d laboration qui a fait l ob jet d une demande brevet en 2009 ic 70 bonds 744 meV d 90 bonds 736 meb 1 N Mousseau et G T Barkema Phys Rev E 57 2419 1998 2 L Genovese et al J Chem Phy 129 014109 2008 3 P Pochet et al Phys Rev B 82 035431 2010 66 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Le couplage lectron phonon dans les mat riaux base de carbone Th orie et Simulation Num rique des Propri t s lectroniques Intitut N el CNRS Grenoble Responsables projet C Attaccalite X Blase V Olevano C Faber Moyens GENCI VARGAS CNRS IDRIS Le couplage lectron phonon caract rise les interactions qui se Le couplage lectron phonon
150. ut puisse continuer b n ficier des moyens nationaux la fois pour contribuer la dynamique propre de ses disciplines mais aussi de profiter de cette dynamique pour r pondre au mieux des secteurs applicatifs comme l nergie l environnement les micro et nanotechnologies Le bilan de l ann e 2010 montre une stabilit du nombre de projets avec un peu plus de 100 projets struc tur s autour d quipes comprenant en moyenne trois quatre permanents Les attributions des ressources ont concern essentiellement les machines parall les la demande en calcul vectoriel tant devenue tr s faible Les projets du CT9 repr sentent en taux d utilisation un peu plus de 10 des capacit s des machines parall les mises notre disposition par GENCI Notons galement que quelques projets font appel la ma chine massivement parall le BABEL Ces demandes reposent pour la plupart sur des simulations classiques de type dynamique mol culaire et devraient s accro tre au cours des prochaines ann es Comme il l a t d j mentionn les simulations num riques bas es sur les calculs ab initio repr sentent plus de 70 des projets du comit et sont devenues un outil incontournable servant le plus souvent d in terface entre une th orie mod le et une r alit exp rimentale de plus en plus complexe Les trois exem ples pr sent s ci apr s concernent tous un domaine d application prometteur la nano lectronique tout
151. utour de huit groupes de travail qui au sein de deux sous pro jets Applications grands challenges et Techno logies vers le calcul exaflopique ont commenc examiner les points suivants tat de l art besoins et d fis scientifiques et techniques impact cono mique environnemental et soci tal forces et fai blesses de l Europe et sources de comp titivit pour l Europe besoins en formation collaborations exis tantes et potentielles calendrier pr visionnel de r a lisation estimation des co ts besoins en ressources humaines besoin de prototypes de machines Exas cale en Europe EESI a invit quelque 120 experts scientifiques euro p ens issus de 14 pays diff rents acad miques et industriels participer ses travaux dont les r sul tats seront pr sent s lors d une conf rence interna tionale organis e Barcelone en Espagne les 10 et 11 octobre 2011 Pilote du sous projet Applications grands chal lenges GENCI organisera en juin 2011 Paris avec laide de l association Ter tec un meeting interne EESI Par ailleurs des repr sentants des associ s de GENCI sont activement impliqu s dans les groupes de travail d EESI gt http www eesi project eu HPC EUROPA2 L Europe des jeunes chercheurs Jeune doctorant allemand Volker Haiger a pass 3 mois en France dont quelques semaines au CINES Montpellier dans le cadre du projet europ en HPC Europa V
152. utre d fi de taille le passage l Exascale Ce n est pas une vue de l esprit et il viendra plus vite que nous ne l avions envisag vers 2018 Pour tre pr t cette nou velle transition il y a de grands chantiers mener sur l am lioration des communications dans les puces des progr s ont t r alis s mais seulement au stade exp ri mental sur les logiciels d velopper compte tenu du nombre de processeurs qui seront n cessaires pour at teindre le milliard de milliards d op rations la seconde sur le syst me de pannes enfin qui devrait b n ficier de la virtualisation Quelles cons quences peut on tirer SEP P de la premi re place obtenue par la g A Chine dans le dernier Top500 La relance de la course la puissance profitera t elle tous La premi re place de la Chine est une information tr s im portante m me si cette annonce n a pas sp cialement sur pris les experts du calcul intensif J en tire pour ma part trois enseignements essentiels D abord que la Chine a r ussi se hisser en t te en une ann e en partant d une situation comparable celle de la France pour disposer du supercalculateur p taflopique le plus puissant au monde Tianhe 1 Ensuite bien qu tant quip de processeurs am ricains ce supercalculateur a fait la d monstration de la capacit des quipes chinoises r ussir les interconnexions l in t gration CPU GPU et les d velo
153. vec des acteurs industriels reconnus quatre p les mon diaux de comp titivit qui ont tiss chacun dans leur domaine des liens forts avec les PME r gionales Ae rospace Valley a ronautique espace syst mes em barqu s Axelera chimie et environnement Mina logic solutions miniaturis es intelligentes pour l in dustrie et Systematic syst mes complexes Des rendez vous ont t organis s dans ces p les pour pr senter le dispositif leurs PME adh rentes en d cembre 2010 Saclay Systematic et Grenoble Minalogic dans le courant du premier trimestre 2011 Toulouse AeroSpace Valley et Lyon Axelera Ces rendez vous ont r uni au total quelques dizaines de PME et se sont chaque fois concr tis s par le d p t d une ou plusieurs candidatures l Initiative HPC PME tait galement repr sent e au congr s annuel de la NAFEMS National Agency for Finite Element Methods and Standards commu naut internationale regroupant utilisateurs et ven deurs de technologies de simulation num rique dont l dition 2010 avait pour th me La simulation num rique moteur de performance et qui s est tenu les 12 et 13 octobre 2010 Paris UN POINT D ENTR E UNIQUE D o Ouvert depuis le 1 septembre 2010 le site de l Ini tiative HPC PME constitue un point d entr e unique pour les PME Il a fait l objet de plus de 3800 pages vues pour une moyenne gd environ 25 visiteurs par jour Bien
154. vre leur volution afin de comprendre comment se forment les c urs denses prestellaire Ceci constitue la premi re phase de la formation des toiles La simulation r alis e sur JADE l aide du code maillage adaptatif RAMSES d velopp au Service d astro physique du CEA CEA DSM IRFU SAbp pour mod liser la formation des grandes structures et des galaxies a n cessit pr s d un demi million d heures de calcul Le oi Partant d un flot convergeant de gaz interstel laire atomique diffus des clumps blocs denses se d veloppent sous l influence de la pression dynamique et de l instabilit ther mique Lorsque la quantit de masse accumul e est suffisante l instabilit gravitationnelle se d veloppe et donne lieu la formation d toiles Densit de colonne densit int gr e le long de la ligne de vis e d un nuage mol culaire turbulent magn tis et multi phasique 46 RAPPORT D ACTIVIT S GENCI 2010 Optimisation de la mod lisation sismique tridimensionnelle Laboratoire de Mod lisation et Imagerie en G osciences Responsable projet R Martin Moyens GENCI TITANE CEA CCRT et JADE CINES Ces travaux sont men s en vue de r duire les temps de si mulation 3D de la propagation des ondes sismiques dans le cas d un tremblement de terre Ils concernent plus pr ci s ment la r gion du sous sol du Golfe du Mexique Afin de comprendre un peu mieux comment imager les si
155. x premiers km de la zone du Yucatan o se trouve le crat re du Chicxulub g n r par l impact d un ast roide il y a 65 millions d ann es l quipe de recherche a propag num riquement dans un profil sismique mod lis partir de donn es fournies par l Institut de G ophysique de PUNAM qui a men diff rentes campagnes sismiques depuis une quinzaine d ann es notamment en 2005 Elle a effectu quatre exp riences deux avec une source sismique de 3 5 Hz situ e en proche surface au milieu du mod le ou gauche du mod le et un sch ma d ordre 2 deux autres avec les m mes positions de la source mais avec une fr quence de 14 Hz et un sch ma en temps d ordre 4 Runge Kutta d ordre 4 et un sch ma en espace d ordre 8 avec coeffi cients de Holberg Il est int ressant d obser ver que sur les figures les ondes sont pi g es dans les couches superfi cielles jusqu a une pro fondeur d environ 3 km Ceci am ne penser que les sismogrames peuvent difficilement renseigner sur les couches se situant en dessous de ces 3 km En revanche dans le cas de sources situ es gauche du mod le on peut observer que cer taines ondes se propa gent en dessous de ces 3 km et le long de la tranche fine des vi tesses bien sup rieures ce qui se passe en surface Du coup ces ondes arriveront aux r cepteurs situ s loin de la source large off set avant les ondes pi g es qui se propagent en surface l exce
156. y e sur le niveau grossier Ce choix algorithmique leur a permis de simuler des probl mes de propagation nombre d onde lev sur un nombre r duit de processeurs L quipe s est concentr e sur des probl mes r alistes issus du domaine public o le champ de vitesse v est variable milieu inhomog ne Gr ce aux heures obtenues sur JADE et sur BABEL en 2010 elle a pu poursuivre le d veloppement et l tude de pr condi tionnement deux grilles pour la r solution de syst mes ind finis de tr s grande taille Les r sultats obtenus la fois dans le cas simple et multiples second s membre s sont encourageants notamment pour l aspect scalabilit faible Des tudes compl mentaires sont n cessaires pour am liorer les performances de scalabilit forte E X Pinel A perturbed two level preconditioner for the solution of three dimensional heterogeneous Helmholtz problems with applications to geophysics Th se de doctorat Institut National Polytechnique de Toulouse CERFACS Technical Report TH PA 10 55 2010 Weak scalability experiments on Jade Weak scalability experiments on Babel 600 p 500 Her TT E E E E EA EEE A el E Ideal case Ao i Babel A 400 e A Te a Ne 5 Le P A 2 O G k E z 3001F PES Ree PL J E i QO i a 8 lt 200 5 MEET E E E TEAN gt ES M UE Se ed El ne al Z 1 1 y re Le A i LOU a a b 4 A PS 0 256 2048 1

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