Moderniser les outils de prévision de la qualité de l’air
PREV’AIR est la plateforme nationale française de prévision de la qualité de l’air géré par l’INERIS (organisme public de recherche français sous tutelle du ministère chargé de l’environnement). C’est le résultat des travaux menés par un consortium intégrant également Météo France, le CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) et le LCSQA (Laboratoire de référence pour la surveillance de la qualité de l’air). Cette plateforme s’appuie sur les résultats de simulations numériques et d’observations de polluants en temps quasi réel pour prédire et cartographier les concentrations de polluants atmosphériques réglementés.
Aujourd’hui, cette plateforme a franchi un cap technologique majeur qui renforce sa qualité et sa fiabilité. Le Centre d’Excellence pour la Programmation Parallèle (CEPP) d’Atos a soutenu l’INERIS dans cette démarche. Le projet s’est étalé sur un an et a été mené par Frédérik Meleux (INERIS) en collaboration avec Météo-France. « Le CEPP, par son accompagnement dans la réalisation et l’optimisation de notre workflow sur le supercalculateur de Météo-France, a contribué à la mise en place de notre nouvelle production haute résolution. Les travaux entrepris ont ouvert de nouvelles perspectives comme des prévisions de qualité de l’air à plus haute résolution et davantage d’offres de services à nos utilisateurs » a déclaré Frédérik Meleux.
Le CEPP a migré le workflow de l’INERIS d’un cluster d’ancienne génération vers le nouveau cluster Météo-France. L’ancien workflow reposait principalement sur plusieurs centaines de scripts lancés à heures fixes. Le CoE construit un nouveau workflow intégrant une chaîne complète de scripts dépendants lancés en même temps. Bien que la nouvelle résolution soit plus élevée, cette évolution a réduit le temps global de résolution.
Modernisation du code avec la communauté HPC française
GENCI est l’entité française chargée de développer les usages de la simulation numérique afin d’améliorer la compétitivité de la recherche et de l’industrie française. GENCI a initié en 2016 un projet de veille technologique pour accompagner les développeurs HPC français vers de nouvelles architectures en évaluant le gain de productivité et l’effort de portabilité dans de nombreux domaines (météo, CFD, physique des hautes énergies, chimie…).
A cet effet, Atos a livré fin 2016 à Montpellier (CINES) l’un des tout premiers systèmes BullSequana X1000. Le système est composé de 48 nœuds de calcul équipés de processeurs Intel Knight Landing (68 cœurs).
Le Centre d’Excellence pour la Programmation Parallèle d’Atos a été impliqué dans le profilage et les optimisations pour permettre à chaque application de s’adapter à l’architecture Intel KNL. Les performances obtenues ont été publiées dans de nombreux ateliers et conférences, dont l’Intel Xeon Phi User Group (IXPUG).
Création du premier centre national HPC de Côte d’Ivoire
La Côte d’Ivoire est le premier pays d’Afrique de l’Ouest à mettre en place un centre national de calcul intensif dans le but de partager les systèmes informatiques entre les universités et les industriels. Le Centre d’Excellence pour la Programmation Parallèle d’Atos accompagne le Ministère de Côte d’Ivoire dans son ambitieux projet avec deux actions simultanées :
- en livrant des recommandations organisationnelles pour la mise en place d’une structure opérationnelle efficace et d’un système décisionnel équilibré pour le partage des ressources de calcul entre les communautés de recherche nationales
- La deuxième mission vise le transfert de connaissances applicatives vers l’écosystème de recherche national, afin de pousser l’excellence nationale à un niveau reconnu par la communauté HPC. De nombreuses actions sont programmées telles que des formations régulières, des ateliers, et la création de formations académiques HPC
Pour atteindre cet objectif ambitieux, le premier satellite CEPP en Afrique a été créé au sein du bâtiment du centre national, afin d’apporter le plus grand soutien personnalisé à la communauté ivoirienne.
Code optimisation pour SKA-France
Le SKA (Square Kilometer Array) sera le plus grand radiotélescope jamais construit et produira une science qui changera notre compréhension de l’univers. Le SKA sera colocalisé en Australie et en Afrique. Le projet implique 100 organisations dans une vingtaine de pays. SKA-France est une coordination nationale des activités industrielles, techniques et scientifiques préparatoires au projet SKA en France. Le travail de coordination de SKA-France pour optimiser de nouveaux algorithmes pour la radioastronomie grâce à la collaboration entre les chercheurs et les entreprises HPC produit des résultats intéressants. Pour les premières expérimentations, le CEPP d’Atos a travaillé sur le code de calibration et d’imagerie « DDFacet » de Cyril Tasse (OBSPM) avec deux suites de compilateurs différentes : GNU et Intel. L’objectif était de se plonger dans la pile logicielle DDFacet afin de comprendre les différentes phases de traitement et d’extraire leur part respective du temps total d’exécution. Ces expériences ont mis en évidence des améliorations potentielles, qui seront étudiées grâce à une collaboration plus étroite avec les développeurs.
Portage de SEISCOPE vers Intel Knights Landing
SEISCOPE est un consortium géré par les 3 laboratoires publics français LJK, Geoazur et ISTERRE, et parrainé par 9 sociétés pétrolières et gazières travaillant ensemble dans l’imagerie sismique quantitative, dans le but de récolter les fruits de leur effort commun de R&D pour améliorer leurs opérations.
Dans le cadre de SEISCOPE, un code efficace de modélisation 3D du domaine temporel aux différences finies et d’inversion du domaine fréquentiel de l’inversion de forme d’onde complète appelé GeoInv3D est développé. GeoInv3D est limité en mémoire et devrait bénéficier de la MCDRAM Intel High Memory Bandwidth qui équipe la dernière génération de processeurs Intel® Xeon Phi™ Knights Landing (KNL).
Le Centre d’Excellence pour la Programmation Parallèle d’Atos présente les résultats obtenus sur un processeur Intel® Xeon Phi™ (7210).
Implémentation accélérée par GPU des calculs NCI à l’aide de la densité promoléculaire
Un article scientifique produit par le CEPP d’Atos et l’Université de Reims Champagne-Ardenne, partenaire et client de longue date d’Atos en HPC.
L’approche NCI est un outil moderne pour révéler les interactions chimiques non covalentes. Il est particulièrement intéressant de décrire la liaison ligand-protéine. Une implémentation personnalisée pour NCI utilisant la densité promoléculaire est présentée. Il est conçu pour tirer parti de la puissance de calcul des accélérateurs d’unité de traitement graphique (GPU) NVIDIA via le modèle de programmation CUDA. Les performances du code de trois versions sont examinées sur un ensemble de tests de 144 systèmes. Les calculs NCI sont particulièrement bien adaptés à l’architecture GPU, qui réduit drastiquement le temps de calcul. Sur un seul nœud de calcul, la version double GPU conduit à une amélioration de 39 fois pour la plus grande instance par rapport à l’exécution parallèle OpenMP optimale (code C, compilateur icc) avec 16 cœurs de processeur. Les mesures de consommation d’énergie réalisées sur les tests CPU et GPU NCI montrent que l’approche GPU permet des économies d’énergie substantielles.
