47 Forum : Vers un HPC frugal

47 Forum : Vers un HPC frugal

7 & 9 décembre 2021, en ligne

 

Inscription à l’adresse : https://orap47.sciencesconf.org/

Ce forum s’intéresse à la manière d’aborder les questions environnementales dans le domaine du calcul haute performance. Il se déroulera en visioconférence sur deux jours, le 7 et le 9 décembre de 9h30 à 12h00.


 

7 décembre 2021, 9h30-12h00

  • Introduction

    • Introduction (5″) : François Bodin (Irisa / Université de Rennes 1, Rennes)
  • 9h35 – 10h10 Numérique et impacts environnementaux – Une relation complexe (Etienne Lees Perasso, Bureau Veritas)

    Résumé

    Les impacts environnementaux du numériques sont un sujet croissant dans le débat actuel, auprès du grand public, mais aussi auprès de la réglementation. De fait, le numérique a des impacts non négligeables, et est en croissance forte. Dans une logique de réduction des impacts dans le respect des accords de Paris et des limites planétaires, le secteur doit faire sa part de réduction des impacts.
    L’objectif de la présentation est de faire un tour d’horizon des impacts liés au numérique, et d’introduire les principales notions essentielles permettant de traiter le sujet environnemental : besoin et fonction, effets directs et indirects, positifs et négatifs, coût de possession et coût d’usage…

    Bio

    Etienne réalise des études ACV dans les domaines des services numériques, de l’Electrique & Electronique, du bâtiment et du transport suivant différents objectifs : déclarations environnementales, projets d’éco-conception ou aide à la décision. Il accompagne régulièrement les entreprises sur les plans méthodologiques comme techniques au travers de formations. Il est également en charge du développement de la méthodologie et des données, et de la réalisation d’ACV dans le secteur du numérique.

  • 10h15 – 10h30 Vers un HPC plus durable (Maike Gilliot, CEA / ETP4HPC)

    Résumé

    HPC has not been designed at the origin as an environmental-friendly technology. Its objective is rather to deliver high performance and high precision numerical tools for science, highly optimised for delivering calculation results as fast as possible. Today, as any other societal domain, the HPC community has to accept its share of work in reducing environmental cost (including e-waste and its GWP).

    To do so, also the environmental cost of the manufacturing process must be taken into account. Without claiming completeness, we will present in this talk some of the different aspects related to the evaluation of the environment cost for producing a HPC systems and possible design consequences. This current status of our work in progress is documented here: https://drive.google.com/file/d/1QkWMiu71V275_62wjOZbgApCoiI7SP2d/view?usp=sharing

    Bio

    Maike Gilliot a rejoint l’équipe de ETP4HPC en 2016 et assure la coordination de son Bureau Exécutif, dont l’interface avec la JU EuroHPC. Diplômée de TU Darmstadt (Allemagne), elle a travaillé comme assistante de recherche à l’Université de Fribourg, avant de rejoindre Inria Saclay en 2011 en tant que chargée de transfert de technologie. Depuis 2016, elle aide à la coordination de projets R&D dans le domaine du HPC, d’abord chez Teratec, et maintenant, depuis février 2021 au département HPC du CEA.

  • 10h30-10h40 Pause

  • 10h40 - 10h55 Memory-Centric Artificial Intelligence (Damien Querlioz, C2N)

    Résumé

    When performing machine learning tasks, central and graphics processing units consume considerably more energy for moving data between logic and memory units than for doing actual arithmetic. Brains, by contrast, achieve superior energy efficiency by fusing logic and memory entirely, performing a form of “in-memory” computing. Until now such integration between logic and memory was impossible at a large scale using CMOS technology. However, companies such as Intel, Samsung, ST Microelectronics, or TSMC, have recently reached production status on new memory nanodevices such as (mem)resistive, phase change, and magnetic memories, which give us an opportunity to achieve an extremely tight integration between logic and memory. Unfortunately, these new devices also come with important challenges due to their unreliable nature. In this talk, we will look at neuroscience inspiration to extract lessons on the design of in-memory computing systems with unreliable devices. We will present experimental results on two systems based on hybridization between conventional CMOS and new nanodevice-based memory technology: a hardware binarized neural network, and a memristor-based system capable of probabilistic learning. In this second example, we show how an array of 16,384 memristors was able to reproduce a form of Markov Chain Monte Carlo process to learn to recognize images of cancerous tissues using a highly reduced energy consumption.

    Bio

    Damien Querlioz is a CNRS Researcher at the Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies of Université Paris-Saclay. His research focuses on novel usages of emerging non-volatile memory and other nanodevices, in particular relying on inspirations from biology and machine learning. He received his predoctoral education at Ecole Normale Supérieure, Paris and his PhD from Université Paris-Sud in 2009. Before his appointment at CNRS, he was a Postdoctoral Scholar at Stanford University and at the Commissariat a l’Energie Atomique. Damien Querlioz is the coordinator of the interdisciplinary INTEGNANO research group, with colleagues working on all aspects of nanodevice physics and technology, from materials to systems. He is a member of the Steering Committee of the French Biocomp research network. In 2016, he was the recipient of an ERC Starting Grant to develop the concept of natively intelligent memory. In 2017, he received the CNRS Bronze medal. He was also a co-recipient of the 2017 IEEE Guillemin-Cauer Best Paper Award and of the 2018 IEEE Biomedical Circuits and Systems Best Paper Award.

  • 11h00 - 11h15 L'architecture Fermat ( Sébastien Gignoux, Fermat)

    Résumé

    Fermat est une nouvelle architecture basée sur la collocation des unités de calculs et des unités de stockages de masses. Basé sur une architecture modulaire, un module Fermat peut stocker jusqu’à 32TB de donnée persistante et exécutée des calculs dessus directement. L’unité de calculs basés sur des FPGAs permet un calcul en flux a fort parallélisme tout en gardant un faible impact énergétique. Dans cette présentation, nous allons voir les éléments clés de l’architecture, les principes fonctionnels, les bénéfices et quelques résultats.

    Bio

    Sébastien Gignoux est ingénieur des Mines (N95). Il a passé sa troisième année d’école d’ingénieur en tant qu’étudiant-chercheur à l’université d’Aizu-Wakamatsu, au Japon, où il a travaillé sur des problèmes d’apprentissage automatique (Genetic Programming). Après plusieurs années en tant que développeur, il a travaillé à des postes allant de directeur technique à directeur produit dans des domaines aussi variés que l’édition de livres et d’encyclopédie, la comptabilité et le big data. Aujourd’hui il travaille chez Fermat en tant que Manager produit.

  • 11h20-11h35 HPC CO2 Footprint, From design to production (Jean-olivier Gerphagnon et Stephen Shibel, ATOS)

    Résumé

    Bio

  • 11h40 – 11h55 Flash Europe (J.P. Nominé, CEA)


 

9 décembre 2021, 9h30-12h00

  • Introduction

  • 9h35 – 10h10 Measuring the energy consumption of HPC systems (Anne Cécile Orgerie, Inria)

    Résumé

    HPC systems are becoming more and more powerful and significant advances have been made to increase their energy efficiency at numerous levels: core, memory, processor, server, etc. Despite the HPC systems’ complexity, understanding how they consume energy is important in order to hunt wasted Joules. This talk will deal with measuring the energy consumption of HPC infrastructures, deriving models from these measurements and implementing these models into simulation tools that can be used to experiment new energy-efficient strategies.

    Bio

    Anne-Cécile Orgerie is research scientist at CNRS, in the IRISA laboratory in Rennes. She got her PhD in 2011 in Lyon. She belongs to the Myriads team, dealing with large-scale distributed systems, Cloud computing and edge infrastructures. Her research interests include measuring, modeling, simulating and improving the energy efficiency of ICT distributed systems. She is currently the director of the working group EcoInfo studying the environmental impact of ICT devices.

  • 10h15 – 10h30 Données numérique : une immatérialité qui impacte (Didier Mallarino, OSU Pythèas)

    Résumé

    Le numérique et ses impacts environnementaux et sociétaux sont un sujet qui commence enfin à être pris en compte dans les études scientifiques. La supposée virtualité du numérique a longtemps permis à ce dernier de faire oublier sa matérialité. Les données sont au centre de l’usage du numérique et on constate pourtant que cette approche est peu questionnée. Néanmoins, ce sont les données et leur croissance constante qui imposent une architecture mondialisée d’échange, de transport, de stockage et de traitement, entraînant une complexité constante du matériel utilisé. Ce sont également les données qui sont à la source des luttes de pouvoir incessantes des acteurs géants du numérique. Quelles sont les pistes que l’on peu mettre en place pour diminuer les impacts suivant cet axe lié aux données
    numériques ? Sobriété, science ouverte et principes FAIR, limiter le transport et les stockages inutiles sont les
    premières pistes à explorer pour permettre au numérique de faire sa part dans la réduction des impacts sur l’environnement.

    Bio

    Didier Mallarino, Ingénieur de recherche à l’Observatoire des Sciences de l’Univers de Marseille, (OSU Pythéas) en charge du portail de données et de services web pour le traitement et la gestion de données environnementales, également co-directeur du GDS EcoInfo.

  • 10h30-10h40 Pause

  • 10h40-10h55 OVHCloud, l'innovation au service de la frugalité et de la responsabilité environnementale (François Sterin, OVHcloud)

    Résumé

    OVHcloud via son modèle industriel intégré, produisant ces propres serveurs et construisant ces propres datacenters, a toujours allié innovation, efficacité et responsabilité environmentale. Découvrez comment aujourd’hui OVHcloud développe une appoche ecosystemique pour embarquer toute la chaine de valeur, incluant les fournisseurs et les clients. Et comment développer une approche produit analytique pour prendre les bonnes decisions

    Bio

    François Sterin est vice-président exécutif et directeur de l’industrie chez OVHcloud. Il dirige notre infrastructure technique, de la conception aux chaînes de fabrication des serveurs, en passant par la construction et l’exploitation de nos datacenters à l’échelle mondiale. François a rejoint l’aventure OVHcloud en juillet 2017, fort de ses 15 années d’expérience dans le développement d’infrastructures internationales pour des entreprises web et de télécommunications.

  • 11h00 – 11h15 Simulations climatiques pour le GIEC: de la production à l'exploitation (Jean Claude André et Sylvie Joussaume)

    Résumé

    Le GIEC (Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat, IPCC en anglais) publie régulièrement ses rapports sur l’état du climat mondial. La partie 1 du rapport (sur les bases physiques du climat) est produite à partir de très nombreuses simulations du climat actuel, passé et des climats futurs, ces derniers sous diverses hypothèses de croissance de la concentration des gaz à effet de serre. Ces simulations sont réalisées de façon coordonnée par de très nombreux groupes internationaux. Pour le 6ème rapport, paru en 2021, la France a contribué à travers deux modèles (IPSL et Météo-France), tandis qu’au niveau européen ce sont au total 8 modèles climatiques différents qui ont été utilisés. Une étude réalisée dans le cadre d’ENES (European Network for Earth System modelling) montre qu’en Europe ce sont au total plus de 240.000 années de climat qui ont été simulées, produisant plus de 18 Po de données retenues pour les analyses ultérieures, et nécessitant 2 milliards d’heures de calcul (core hours). Si l’on inclut les simulations préparatoires ces chiffres sont à multiplier par 2 ou 3. La consommation électrique totale a été d’environ 107 kWh, sur la base des processeurs utilisés dans les différents pays européens, chiffre auquel il faut ajouter les coûts de stockage (en cours d’évaluation) et de transmission des données (de l’ordre de 30Wh/Go au moment où les simulations ont été réalisées (en 2017/18).

    Bio

    Jean Claude André : Ancien élève de l’Ecole polytechnique (X65), docteur d’Etat ès-sciences physiques (1976), ancien directeur du Centre national de recherches météorologiques (CNRM, 1982-1994), ancien directeur du Centre européen de recherche et de formation avancée en calcul scientifique (CERFACS, 1995-2010), membre de l’Académie des sciences et de l’Académie des technologies

    Sylvie Joussaume : Directrice de recherche au CNRS au Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement de l’Institut Pierre Simon Laplace, membre du GIEC du 3ème (2001) au 5ème rapport (2013), coordinatrice du réseau européen ENES et de l’infrastructure associée, présidente du comité scientifique d’ORAP et du Comité d’Evaluation de GENCI.

  • 11h20- 11h35 Jean Zay : efficacité énergétique et récupération de chaleur fatale (Rafael Medeiros, Idris)

    Résumé

    Jean Zay est un supercalculateur convergé HPE SGI 8600, avec une puissance crête de 28 Pflop/s, qui sera portée à 36.76 Pflops/s début 2022. Il dispose d’un système de refroidissement par eau tiède, avec une température d’eau en entrée pouvant aller jusqu’à 32°C. Ce système permet une bonne efficacité énergétique du supercalculateur.
    Les infrastructures de l’IDRIS sont équipées de récupérateurs de chaleur, qui permettent de chauffer les bâtiments du Centre depuis 2011 et un bâtiment du LISN depuis 2019. Le16 février 2021, une convention a été signée entre le CNRS et l’EPA Paris-Saclay pour la valorisation de la chaleur produite par Jean Zay. Les travaux d’extension du réseau de l’EPA Paris-Saclay doivent être réalisés au premier trimestre 2022 et ils permettront alors la récupération de ~ 4000 MWh/an de chaleur fatale, soit l’équivalent des besoins en chaleur de plus de 1000 logements neufs.

    Bio 

    Rafael Medeiros, Ingénieur de recherche à l’IDRIS, est l’adjoint du responsable système exploitation, en charge des infrastructures techniques et de la gestion de la salle d’ordinateurs et a supervisé les travaux d’adaptation des infrastructures techniques aux besoins de Jean Zay.

  • 11h40 - 12h00 Echange avec les participants