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La France en route vers l’exascale

Par Bertrand Lemaire | Le | Infrastructure & service

Le programme de recherche NumPEx (Numérique pour l’exascale) a été lancé par les ministres Sylvie Retailleau et Jean-Noël Barrot le 24 février 2023, avec l’espoir d’accueillir bientôt un supercalculateur exascale en France. Plus de 40 millions d’euros sont déjà engagés.

De gauche à droite : les ministres Sylvie Retailleau et Jean-Noël Barrot - © Université Paris Saclay / Républik IT / B.L.
De gauche à droite : les ministres Sylvie Retailleau et Jean-Noël Barrot - © Université Paris Saclay / Républik IT / B.L.

Dans le cadre du programme France 2030 doté de 54 milliards d’euros, la Ministre de l’Enseignement supérieur et de la Recherche Sylvie Retailleau et le Ministre délégué au Numérique Jean-Noël Barrot ont annoncé le 24 février 2023 le lancement d’un programme de recherche doté de 40,8 millions d’euros, NumPEx (Numérique pour l’exascale). L’objectif est double : d’une part contribuer à la conception des briques de base de l’exascale, d’autre part séduire suffisamment les partenaires européens pour les convaincre d’abriter en France l’exascale européen du programme EuroHPC. Le coût total de ce dernier programme est de 550 millions d’euros dont 260 seraient financés par la France si elle était choisie. S’il ne semble pas y avoir d’autre pays candidat, encore faut-il que la pertinence de l’offre française convainque. L’exascale européen est prévu pour une mise en service en 2025.

Aujourd’hui, les supercalculateurs les plus puissants sont de classe petascale, mille fois moins puissants que les futurs exascales. Ces derniers auront les mêmes usages que les autres supercalculateurs, à savoir les calculs complexes parallélisés et longs. Les applications sont multiples : simulations, modélisations… Les exascales permettent bien sûr une précision dans les prévisions qui ne peut pas être égalée par les supercalculateurs actuels.

Un saut d’échelle dans de nombreux domaines d’application

Les secteurs où les besoins se font sentir sont variés : les prévisions météorologiques, la simulation d’écoulements d’air en aéronautique, les calculs de flux de liquide dans les pneus pour éviter l’aquaplanning, la modélisation de plasmas de tokamaks… Les intérêts relèvent donc de la recherche pure, de l’industrie et de l’ordre public. Prévoir une catastrophe météorologique permet de s’organiser en amont, d’évacuer les zones concernées par exemple. Des applications en intelligence artificielle sont également attendues, contribuant à éviter que les modèles d’IA soient tous de langue et de culture anglosaxonnes.

NumPEx est piloté par le CNRS, le CEA et l’INRIA et s’appuiera aussi sur des partenaires académiques (Université de Strasbourg, Université de Rennes 1, Sorbonne Université, Université Paris-Saclay, Université de Bordeaux, Bordeaux INP, Université de Picardie, Université de Toulouse 3, École Polytechnique, Télécom SudParis, ENS Paris, Observatoire de Paris, Observatoire de la Côte d’Azur) et industriels. Il visera à développer les briques de base tant matérielles (calcul, stockage…) que logicielles (applications, algorithmes…). Les compétences nécessaires sont présentes en France et de nombreux chercheurs français travaillent sur le sujet à travers le monde où leur expertise est reconnue. Pour le gouvernement, la France dispose des atouts nécessaires pour devenir un champion mondial du calcul exaflopique. Si l’exascale européen était installé en France, il serait réalisé par la société civile GENCI (Grand Équipement National de Calcul Intensif), accueilli et exploité au Très Grand Centre de Calcul, basé sur le centre CEA DAM Île-de-France.

Cinq axes inclus dans le programme NumPEx

NumPEx (Numérique pour l’exascale) se décline en cinq axes de projets. Les projets sont destinés à être lancés plus ou moins simultanément.

Le premier axe concerne les méthodes mathématiques et les algorithmes qui traduisent les phénomènes simulés en équation (projet ExaMat). Le projet ExaSoft vise à concevoir la pile logicielle qui équipera les futures machines exascale (compilateurs, modèle de programmation et d’exécution, outils de monitoring, d’optimisation et de management de l’énergie, etc.). Un troisième axe, le projet ExaDost, s’attache aux méthodes et outils de traitement de données volumineuses, complexes et réparties, dont l’IA.

Le projet ExaAToW concerne pour sa part les outils logiciels et les infrastructures de calcul et de données permettant de concevoir et piloter les applications complexes réparties. Enfin, projet ExaDIP visera à la mise au point de nouvelles générations d’applications ou à l’évolution des applications existantes afin qu’elles puissent tirer parti des capacités des infrastructures exascales.