3 questions à Antoine Levitt

3 questions à Antoine Levitt, chargé de recherche à l’Inria, deuxième prix Bull-Joseph Fourier 2015

Associé à Marc Torrent, Chef de laboratoire au Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Antoine Levitt a reçu le deuxième prix Bull-Joseph Fourier 2015 pour leurs travaux sur la parallélisation du logiciel ABINIT, une avancée majeure dans le domaine de la science des matériaux.

Quel est l’objet de vos travaux, récompensés par le prix Bull-Joseph Fourier 2015 ?

Le logiciel ABINIT est un code open source utilisé par des chercheurs du monde entier pour déterminer la structure électronique et les propriétés des matériaux constitués d’atomes ou de molécules. Telle qu’elle existait, l’implémentation numérique du modèle physique sous-jacent nécessitait un grand nombre de communications de processeur à processeur, ce qui limitait ses capacités à tirer bénéfice des nouvelles générations de supercalculateurs. Nous avons donc cherché une nouvelle approche algorithmique qui permet d’optimiser la vitesse de convergence lorsqu’on utilise une machine dotée d’un très grand nombre de nœuds de calcul. Ainsi, sur un cas de test représentatif, là où l’algorithme précédent ne parvenait à utiliser avec une efficacité raisonnable que 1 000 cœurs de calcul, notre version permet d’en exploiter 8 000, soit une accélération d’un facteur 8, à condition, bien sûr, de disposer de telles ressources.

Quelles seront les applications potentielles de cette version parallélisée d’ABINIT ?

Ce gain de performance signifie que des simulations pourront être réduites d’une semaine à une nuit, ou de six mois à un mois. Ça change tout. Cela permet de ramener dans des délais acceptables des calculs complexes, ou, à durée constante, d’ajouter plus de paramètres pour obtenir des résultats plus riches. ABINIT permet de déterminer les propriétés d’un matériau à partir de sa composition, ou bien jouer un rôle essentiel dans la démarche inverse. Désormais, on pourra donc prédire beaucoup plus finement les propriétés physiques – point de fusion, résistance, comportement… – d’un matériau, ou bien partir d’un cahier des charges spécifique et déterminer le meilleur candidat. C’est ce qu’on appelle le « material by design », qui minimise les tests réels, avec ce qu’ils impliquent de coûts, de délais et d’aléas. Cela intéresse au plus haut point de très nombreux secteurs, comme l’aéronautique, la santé, la chimie…

Dans la perspective de l’exascale, quels enseignements tirez-vous de ce projet ?

Avec la nouvelle génération de systèmes HPC, les modèles sont de plus en plus riches, les algorithmes de plus en plus sophistiqués, la technologie de plus en plus pointue. La réussite de notre projet tient en grande partie à la pluridisciplinarité de notre équipe, car la parallélisation d’ABINIT a nécessité l’association étroite de compétences en mathématiques, en physique et en informatique. Pour poursuivre le développement du HPC, il est essentiel d’avoir des formations, mais aussi des projets et un environnement institutionnel qui facilitent de telles collaborations. Quant aux heures de calcul allouées par le prix Bull-Joseph Fourier, elles vont me permettre de faire des essais, de tester des idées, de prototyper des algorithmes, autant de tâtonnements qui sont très précieux pour faire avancer son travail mais auxquels il est difficile de procéder en dehors d’un projet structuré.