e-Lettre N°3 – Le contexte du projet exascale français et européen

e-Lettre Climeri-France N°3 - Septembre 2022

Les enjeux du HPC et la préparation à l'exascale

Le contexte du projet exascale français et européen

La modélisation du climat dépend de façon critique de l’accès à des moyens de calcul haute performance. Suite à la fin de la loi de Moore et aux exigences de sobriété, la performance est de plus en plus obtenue à partir de machines incluant des accélérateurs. Pour bénéficier des performances de ces machines aux architectures hétérogènes un travail important d’adaptation des codes, voire de réécriture est nécessaire (voir article de Yann Meurdesoif pour plus de détail sur ces architectures).

L’Europe, en partenariat avec une trentaine de pays membres dans le cadre de la EuroHPC JU (European High Performance Computing Joint Undertaking) lancée en 2018, a une politique très ambitieuse d’investissement massif dans le calcul haute performance et les données, avec l’objectif de renforcer les capacités de simulation, le traitement de données massives ainsi que le développement de l’intelligence artificielle et du quantique. Dans une première phase, en cours d’implémentation, trois machines pré-exascales sont prévues, puis deux machines exascales. La France souhaite se porter candidate pour la 2ème machine exascale européenne pour 2024. Dans ce cadre, un groupe de travail inter-organismes (CNRS, CEA, INRIA et Universités) a été mis en place en 2021 pour recenser les applications et les enjeux posés par l’exascale et plus largement à l’utilisation de machines accélérées.

Avec Marie-Alice Foujols (IPSL), nous avons coordonné le groupe de travail « Sciences de l’Univers » incluant astrophysique, sciences de la terre, du climat et de l’environnement mais aussi la physique des hautes énergies et la physique nucléaire. Dans le cadre de CLIMERI-France, le modèle couplé de l’IPSL a fait partie du recensement, en collaboration avec le CERFACS. Si le besoin de performance est important face aux enjeux de résolution, de grands ensembles, de longues simulations et de représentation de la complexité du système Terre, le travail pour adapter les codes va nécessiter de compléter les équipes avec des personnes d’expertises pointues et un important investissement humain sur la durée. La dynamique est lancée, relayée par un groupe de travail mis en place à l’INSU, même s’il reste encore pas mal d’inconnues sur les architectures et la façon d’atteindre de bonnes performances sur ces futures machines.

Cet enjeu est partagé au niveau de la communauté de modélisation du climat en Europe, en particulier dans le cadre du projet européen ESIWACE2. Si le modèle allemand d’atmosphère ICON est déjà porté sur GPU, les anglais ont lancé un important travail de réécriture du code d’atmosphère basé sur la notion de « separation of concern » permettant de séparer la couche informatique des couches de modélisation. Le Centre Européen de prévision météorologique à moyen terme a aussi investi fortement sur un programme de scalabilité depuis plusieurs années. La conférence organisée par IS-ENES3 en mai 2022 à Barcelone illustre ces différents exemples et montre l’enjeu important que représente l’évolution des architectures de calcul pour le domaine de la modélisation du climat.

Rédactrice : S. Joussaume (LSCE-IPSL)

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Références

  • Y. Meurdesoif