40e Forum: Le calcul à l’horizon 2025 – Quelles applications sur quelles infrastructures ?

Jeudi 19 octobre 2017 à l’UIC-P Espaces congrès, Paris

Le programme est disponible en téléchargement ici.

Mais vous pouvez d’ores et déjà vous inscrire au Forum en cliquant sur le lien ci-après : http://gipco-adns.com/site/6190/40e+forum+orap-inscription

Le programme à ce jour :

9h15 introduction (Patrick Garda, MESRI)

9h30 – 10h15 An Overview of High-Performance and a Look at Energy Saving on the Intel Knights Landing for Linear Algebra Computations (Jack Dongarra, University of Tennessee, Dept. of Electrical Engineering and Computer Science, USA)

  • Summary: In this talk we will look at the current state of high performance computing and look to the future toward exascale. In addition, we will examine some issues that can help in reducing the power consumption for linear algebra computations.
  • Biography: Jack Dongarra holds an appointment at the University of Tennessee, Oak Ridge National Laboratory, and the University of Manchester. He specializes in numerical algorithms in linear algebra, parallel computing, use of advanced-computer architectures, programming methodology, and tools for parallel computers. He was awarded the IEEE Sid Fernbach Award in 2004; in 2008 he was the recipient of the first IEEE Medal of Excellence in Scalable Computing; in 2010 he was the first recipient of the SIAM Special Interest Group on Supercomputing’s award for Career Achievement; in 2011 he was the recipient of the IEEE Charles Babbage Award; and in 2013 he received the ACM/IEEE Ken Kennedy Award. He is a Fellow of the AAAS, ACM, IEEE, and SIAM and a foreign member of the Russian Academy of Science and a member of the US National Academy of Engineering.

10h 15 – 10h45 Oakforest-PACS: Japan’s Fastest Supercomputer and It’s Applications (Taisuke Boku, Center for Computational Sciences, University of Tsukuba)

  • Summary: JCAHPC (Joint Center for Advanced HPC) in Japan, which has been operated as a joint center with University of Tsukuba and the University of Tokyo, introduced the fastest supercomputer in Japan named Oakforest-PACS since December 2016. The system is constructed as a large scale cluster with advanced Intel Xeon Phi (Knights Landing) and Intel Omni Path Architecture interconnection network with 8208 nodes for 25 PFLOPS os peak performance, and ranked at #6 in TOP500 List on November 2016 to be recognized as new Japan’s fastest supercomputer overcoming K Computer.
    The test operation of Oakforest-PACS started on December 2016 and the official operation started on April 2017 as a commonly shared resource for advanced computational science/engineering.
    In this talk, the brief introduction of Oakforest-PACS system, current operation status and several performance results on full-system scale application run such as particle physics, material science and seismic simulation.

Pause

11h15 – 11h45 Irene un nouveau supercalculateur multi-pétaflopique pour la recherche française (Philippe Lavocat, GENCI, Paris)

  • Biographie : Philippe Lavocat est titulaire d’un diplôme d’ingénieur-physicien de l’Ecole Nationale Supérieure de Physique de Marseille.
    Il a réalisé depuis 1983 l’essentiel de sa carrière au CEA, essentiellement à l’Institut de Recherche Fondamentale puis à la Direction des Sciences de la Matière comme responsable-système puis chef de différents projets internationaux dans le domaine de l’instrumentation pour la physique des hautes énergies en collaboration avec le CERN et le FERMILAB-USA et pour les missions scientifiques spatiales de l’ESA et de la NASA.
    Depuis 2003, il a exercé des responsabilités de management au CNRS à la direction de l’IN2P3, puis à la Direction des Sciences de la Matière en 2006, et d’expertise au Cabinet du Haut-Commissaire à l’Energie Atomique. Il a créé en 2012 un Département pour les Très Grandes Infrastructures de Recherche au Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche avant de prendre la responsabilité du Service de la Stratégie de la Recherche et de l’Innovation et de Conseiller du Directeur Général de la Recherche et de l’Innovation.
    Il a été nommé PdG de GENCI depuis le 1er juillet 2016.

11h45 – 12h15 De TERA à EXA1 : des calculateurs pour la simulation de l’extrême (Didier Juvin, CEA Direction des Applications Militaires)

  • Résumé de la présentation : Le calcul haute-performance est un élément stratégique pour la croissance de nos économies, clé de l’innovation et de la compétitivité. Les supercalculateurs ont réellement modifié le paysage en permettant de modéliser et simuler la physique aux extrêmes, ainsi que les phénomènes complexes et inaccessibles à l’échelle humaine. Pour répondre aux besoins de ses programmes représentatifs de ceux de la recherche et de l’industrie, la Direction des Applications Militaires du CEA conduit avec ATOS/Bull une stratégie de co-design de supercalculateurs compétitifs et d’intérêt général.   Cette stratégie a été confortée par l’état qui a confié au CEA la responsabilité du Pilier Technologique du Plan Supercalculateur Français (2014-2020). L’offre Bull Sequana, conçue pour intégrer les technologies les plus avancées permettant d’atteindre le niveau de l’exascale à l’horizon 2021 est un des résultats de cette démarche, le premier exemplaire de cette génération, Tera1000, a été mis en service au CEA DAM pour atteindre en 2017 une puissance de calcul de 25 Pflops, soit 20 fois supérieure à la machine précédente, Tera100, pour une même consommation énergétique.
  • Biographie :  Didier Juvin, Responsable du projet Simulation Numérique et Calcul Intensif au CEA DAM. Il est depuis décembre 2014 en charge de la définition des besoins capacitaires en calcul haute performance et de la stratégie de développement des codes pour la garantie des armes du programme Simulation, en charge des projets TERA1000 et EXA1. Il était auparavant Directeur de Programme TIM (Traitement de l’Information Massif) au sein de la Direction Technique du Ministère de la Défense de 2010 à 2014, et Directeur des programmes, adjoint du directeur de CEA LIST de 2003 à 2009. Didier est diplômé de l’ISEP (Institut Supérieur d’Electronique de Paris) et docteur de l’Université d’Orsay (Paris XI) en analyse d’images et intelligence artificielle.

12h15 – 12h45 Cellule de veille technologique de GENCI : démarche et premiers résultats (Eric Boyer, GENCI)

  • Résumé de la présentation :
    Les supercalculateurs actuels disposent de puissances de calcul de l’ordre de plusieurs Pflops :  3.5 pour Occigen au CINES en France, 25 pour PizDaint la machine suisse la plus puissante en Europe et 125 pour Sunway Taihulight la machine chinoise la plus puissante au monde (au classement Top500 en juin 2017).
    Pour atteindre « l’exascale » (soit 1000 Pflops) à l’horizon 2022-2023 avec un niveau de consommation électrique acceptable, l’efficacité énergétique devra encore progresser d’un facteur 15 environ, et nécessitera d’avoir recours à des architectures HPC comportant un nombre accru d’unités de calcul et hétérogènes avec également une répercussion sur les architectures matérielles sous-jacentes (mémoire, stockage, réseaux).
    Ces évolutions impacteront les codes de calcul, les modèles de programmation et les outils transverses (solveurs, pré/post traitement, outils système …). Les développeurs auront par exemple à faire face à l’hétérogénéité des architectures et plusieurs niveaux de mémoire et de stockage.
    Ainsi, les communautés scientifiques devront réécrire ou adapter leurs applications afin de tirer parti de ces architectures en utilisant, dans la mesure du possible, les modèles de programmation les plus simples et les plus pérennes.
    C’est pour préparer les communautés scientifiques nationales à anticiper ces évolutions mais aussi pour GENCI et les centres nationaux à faire les bons choix d’architectures et de dimensionnement qu’une cellule nationale de veille technologique, fédérant une vingtaine d’experts issus des associés de GENCI, a été mise en place fin 2015.
    Cet exposé décrit les objectifs, la démarche et les premiers résultats obtenus dans le cadre des travaux de la cellule de veille technologique GENCI.
  • Biographie : Eric Boyer est chef de projets HPC à GENCI depuis 2014. Ingénieur de recherche Hors-Classe diplômé en Mathématique, en Physique et de l’Institut des Sciences de L’ingénieur de Montpellier, il a effectué l’essentiel de sa carrière au CINES comme architecte en calcul intensif. Il a été responsable des partenariats nationaux et internationaux (HPC-Europa, PRACE PP, 1IP, 2IP, 3IP, Eudat). A GENCI, Il est actuellement impliqué dans l’acquisition de plates-formes de calcul (pour le TGCC, le CINES et l’IDRIS), membre du Comité d’évaluation de PRACE-PCP et impliqué dans les projets européens PRACE 4IP et 5IP. Enfin, il est chef du projet de « Cellule de Veille Technologique » que GENCI a mis en place avec ses partenaires fin 2015.

12h45 – 13h00 Le HPC dans Horizon 2020 – perspectives du Work Programme 2018-2020 (Jean-Philippe Nominé, CEA – Direction des Analyses Stratégiques)

  • Résumé de la présentation : La publication des appels à projets reliés au HPC dans la dernière phase de H2020 est imminente. On rappellera les grands axes de la stratégie HPC de la Commission européenne, ses évolutions les plus récentes, et plus particulièrement les opportunités offertes par les appels à projets prévus en 2018.

Déjeuner

  • 14h15 – 14h45  Transition to Exascale, a user perspective (Henri Calandra, TOTAL)
    • Summary: For several decades, Oil and Gas industry has been continuously challenged to produce at lower cost more hydrocarbons in response to the growing world demand for energy. Progress in data acquisition, rapid progress in rocks physics labs and more powerful computers have greatly contributed to the development of advanced numerical algorithms integrating more and more complex physics and delivering high value to O&G industry. As we approach to the exascale era, we expect that the order of magnitude increases in computing capability combined to the emergences of HPDA and machine learning will still contribute in the development of more accurate and efficient algorithms.
      However, as we transition from post-petascale to pre-exascale HPC technologies, scientist must face challenging problems and questions. There is a notable increase in complexity both in hardware and software stack. Technology roadmap is still a moving process and sometime difficult to understand from a user perspective. What technology for what application? HPC landscape is becoming more and more heterogeneous. How the emergence of cloud computing will impact HPC and the future of datacenter? With the predicted end of Moore’s law by mid 2020s what will be HPC evolution? Are there any disruptive technologies to be explored/investigated and what will be the impact on numerical algorithms and software development?
      In this presentation, we will review Total’s experience in HPC and demonstrate the value that HPC has delivered to the O&G industry. We will see that, our industry can still leverage the rapid evolution in computing capability, highlighted by new “players” taking advantage of advances in HPC technologies. However, as we move toward to exascale we assist to an increase of the HPC eco-system and from an user perspective we will discuss about the different challenges we are facing and the necessity to explore new disruptives technologies.
    • Biography:  Henri Calandra obtained his M.Sc. In mathematics in 1984 and a Ph.D. in mathematics in 1987 from the Université des Pays de l’Adour in Pau, France. He joined Cray Research France in 1987 and worked on seismic applications for 2 years. In 1989, he joined the applied mathematics department of the French Atomic Agency. In 1990, he started working for Total SA. After 12 years working in high performance computing and   Pre-stack Depth Migration Research as project leader, he started and led in 2002, the Total USA’s Geophysics Research Group for 3 years in Houston. Back to France in 2005 he coordinated the Depth Imaging Research activity for TOTAL and became Expert in numerical algorithm and High-performance computing for geo-sciences in 2008. From January 2014 to December 2016 Henri as VP at TOTAL EP R&T USA in Houston started a new Research department on Computational Science and Engineering and led research activity on advanced numerical methods and High-Performance Computing. Since January 2017, back to France, Henri is expert in numerical algorithm and High-performance computing at TOTAL E&P as well as scientific advisor for Total Corporate Research.
  • 14h45 – 15h15 Calcul haute performance pour la fusion magnétique  (Eric Sonnendrücker, Max-Planck)
    • Résumé de la présentation : La Fusion thermonucléaire consiste à obtenir de l’énergie grâce à la fusion de deux noyaux légers en un noyau plus lourd. Ce processus est à la source de l’énergie du soleil. Pour créer les conditions de la fusion sur terre, il faut confiner ces noyaux à très haute température pendant un temps suffisamment long et à une densité suffisamment élevée. Ceci peut être réalisé en confinant les noyaux électriquement chargés dans un champ magnétique toroïdal. Le fonctionnement de ce principe à été vérifié dans maintes installations expérimentales à petite échelle à travers le monde. Pour obtenir une bilan d’énergie positif avec l’état actuel des connaissances, il faut une expérience de grande envergure, ITER, qui est actuellement en construction dans le sud de la France associant de nombreux partenaires.
      Même si le principe du confinement magnétique semble simple, un plasma (gaz de particules chargées) à très haute température est la source de nombreuses instabilités qu’il s’agit de contrôler. Les modèles le décrivant, de type cinétique ou fluide, sont complexes et non linéaires et nécessitent le recours au calcul haute performance pour être compris.
      Nous aborderons dans ce exposé les efforts de la communauté européenne de recherche en fusion magnétique, dans le cadre du consortium EUROFUSION, pour développer des codes de calcul haute performance pour résoudre en particulier les modèles gyrocinétique, magnétohydrodynamique et full-wave qui sont fondamentaux pour mieux comprendre la dynamique des plasmas de fusion.
  •  15h15 – 15h45 Gating and Allosteric Regulation in Pentameric Neurotransmitter Receptors. A Molecular Dynamics Perspective (Marco Cecchini, ISIS)
    • Summary: Pentameric ligand-gated ion channels (pLGICs) are neurotransmitter receptors involved in fundamental cognitive processes such learning, attention, and memory. They are transmembrane protein assemblies that mediate interneuron communication by opening an ion pore in response to the binding of neurotransmitter at synaptic termini. Despite the increasing availability of high-resolution structures of pLGICs, a detailed understanding of the functional isomerization from open to closed, as known as gating, is missing. During my talk, I will present atomistic Molecular Dynamics (MD) simulations of prokaryotic pLGICs from Gloeobacter violaceus (GLIC) and Erwinia chrysanthemi (ELIC) and the eukaryotic glutamate-gated chloride channel from Caenorhabditis elegans (GluCl) solved in complex with the neurotransmitter L-glutamate and the positive allosteric modulator ivermectin (IVM). The simulated trajectories of GLIC and ELIC are examined to identify structural observables that distinguish the open from the closed states of the channel. These observables are used as progress variables to analyze the time evolution of GluCl simulated with IVM removed. The 2.5 µs relaxation of GluCl captures the spontaneous transition from open to closed, eventually converging to the X-ray structure of GluCl solved in the absence of ligands. Analysis of the simulated trajectory supports the conclusion that ion-channel deactivation or un-gating is composed of two quaternary transitions, i.e. a global receptor twisting followed by the radial expansion (or blooming) of the extracellular domain. The simulated deactivation of GluCl provides fundamental insights onto the link between agonist unbinding and pore closing in pLGICs, which appears to be regulated by the global receptor twisting. Based on these results, a structural mechanism for channel deactivation/activation in pLGICs is proposed. Additional simulations with L-glutamate restrained to the crystallographic binding mode indicate that agonist binding at the orthosteric site regulates the same twisting isomerization. These results suggest a plausible mechanism for the pharmacological action of positive allosteric modulators (PAMs) in pLGICs.

Pause

  • 16h15 – 17h30 Table ronde sur le thème “comment se préparer aux évolutions” animée par Olivier Monod (Newstank Education).
    • Participants : Hervé Lozach (CEA/DIF), Stéphane Requena (GENCI), Henri Calandra (TOTAL), Eric Sonnendrücker (Max Planck Institute for Plasma Physics), Marco Cecchini (ISIS)
    •  Résumé : Cette table ronde aborde les questions de l’évolution des systèmes sous trois angles complémentaires : la science, l’économie et la technologie.