Pourquoi avons-nous besoin de l’exascale ?

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Il est temps de passer à une nouvelle échelle

Le HPC est devenu un élément incontournable de nos vies quotidiennes, même si nous n’en sommes pas toujours conscients. Le HPC est aujourd’hui utilisé dans tous les secteurs, pour nos médicaments, pour nos téléphones portables, pour l’industrie du film, pour les équipements de nos athlètes, pour la fabrication des voitures et l’optimisation du carburant utilisé. Le HPC a un impact direct sur notre qualité de vie, rendant notre vie plus sûre, avec des prévisions météorologiques plus fiables et plus précises, une meilleure anticipation des catastrophes naturelles. Et grâce à la recherche, le HPC nous permet de mieux comprendre le monde.

 

Une course vers toujours plus de capacité de calcul

Tous les secteurs économiques, industriels et de la recherche sont toujours en attente de calculateurs plus puissants, capables de traiter des volumes de données de plus en  plus importants.  Que ce soit les besoins de la météo de fournir des prédictions plus fines, ou le besoin de développer des moteurs plus écologiques, ou le besoin d’exploiter la génomique  à des fins de médecine personnalisée, toutes ces innovations demandent des puissances de calcul supérieures à celles utilisées aujourd’hui et progresseront grâce aux calculateurs exascale.

Imaginer la ville intelligente et ses nouveaux services urbains de qualité

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“Sans un changement profond dans la manière de penser la ville, les conséquences du changement climatique, de la pollution, de la diminution des ressources naturelles constitueront une menace sans égale quant à la résilience des villes dans le monde” Jon Lovell, Deloitte Les villes sont soumises à de nombreux enjeux, tels que : améliorer la qualité et la performance des services urbains; réduire les coûts et la consommation des ressources naturelles.

Certains projets de ville intelligente ont répondu à ces enjeux en proposant de nouveaux services :

  • l’évaluation plus fiable du prix de l’immobilier par quartier ;
  • la planification urbaine via l’analyse de l’utilisation des parkings ;
  • l’analyse du déplacement des habitants ;
  • le suivi de la progression des épidémies dans la ville ;
  • la gestion du trafic urbain.

Les projets de ville intelligente utilisent les technologies de l’internet des objets et du big data. Ils rassemblent de grands volumes de données qu’ils transforment en informations qui vont permettre d’analyser et d’adresser les défis que doivent relever les environnements urbains.

 

S’appuyer sur des prédictions fines pour anticiper les phénomènes climatologiques graves

bull sequana poster weatherSans calculateurs, les prévisions météo telles que nous les connaissons aujourd’hui seraient impossibles. Chaque augmentation de la capacité de calcul disponible permet aux services de météorologie de fournir des prévisions plus fiables et plus précises.

Entre 1992, quand Météo-France a investi dans son premier calculateur et maintenant, la capacité de calcul de son calculateur a augmenté d’un facteur de 500.000 – et Météo-France s’attend à la même tendance dans les années à venir.

  • fournir des prévisions chaque heure;
  • fournir des prévisions plus fiables grâce à des maillages plus fins;
  • anticiper les événements climatiques graves en les localiser mieux dans le temps et l’espace.

Ces objectifs demandent des nouveaux modèles de résolution plus fins qui utilisent et génèrent des volumes de données conséquents. Cela nécessite des capacités accrues de calcul et de gestion de données massives.

 

Concevoir des moteurs plus écologiques

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L’industrie aéronautique s’appuie sur la simulation pour réduire la quantité de polluants émis par les moteurs d’avion, le bruit généré par ces moteurs, et la quantité de carburant qu’ils utilisent. Les concepteurs d’avion doivent :

  • diviser les émissions de Co2 par 2 en 2020 et par 4 d’ici à 2050;
  • réduire la consommation de carburant de 15%;
  • réduire significativement le bruit des moteurs.

 

Pour réussir cet objectif, de nouveaux modèles plus complexes et plus fins sont requis, afin de mieux analyser le comportement et la performance de la chambre de combustion.

Les ingénieurs aéronautiques confirment qu’ils ont des besoins en calcul qui augmentent chaque année de 70% à 100%.

 

Exploiter la génomique afin d’améliorer les diagnostics et les traitements

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Le séquencement et l’analyse du génome est une tâche complexe qui demande des capacités de calcul et d’analyse puissantes. La puissance de calcul a suffisamment augmenté ces dernières années pour accélérer le séquencement et passer à une échelle opérationnelle sur des millions d’êtres humains. Ceci ouvre la voie vers une médecine personnalisée. Les enjeux sont les suivants :

  • un diagnostic fiable et prédictif ;
  • des traitements efficaces et adaptés à la personne ;
  • un dosage adapté à la personne.

Pour réussir ce projet, le séquencement doit être opérationnel et des analyses complexes doivent pouvoir être réalisées facilement et au meilleur coût. Cela sera possible grâce aux calculateurs de nouvelles générations plus puissants.

 

Réinventer l’agriculture pour faire face à la demande du 21ème siècle

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Avec une population mondiale qui explose, l’agriculture doit faire face à un défi majeur : produire de la nourriture en quantité suffisante pour répondre à la demande, dans des conditions de changement climatique, d’altération des sols et de rareté des ressources naturelles. Une nouvelle révolution agricole sur des bases scientifiques est nécessaire pour arriver à augmenter la production tout en prenant en compte les objectifs environnementaux, économiques et sociétaux :

  • nourrir une population mondiale qui atteindra 8.5 milliards d’individus en 2030 et 9 milliards en 2050 ;
  • réduire l’utilisation des pesticides de 30% ;
  • prendre en compte le changement climatique, l’altération de la qualité de sols et des végétaux.

La solution : le développement d’une agriculture de précision, exploitant toutes les données des capteurs, et en développant de nouveaux modèles d’analyse, avec des maillages des sols beaucoup plus fins, afin de mieux utiliser les fertilisants et les intrants.

Ces enjeux demandent des ressources massives de calcul et de Big Data.