Etat des lieux de la recherche en calcul haute performance au sein de l’alliance JARA

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Allemagne | Sciences et technologies de l’information et de la communication : TIC, télécoms, micro-nanotechnologies, informatique
9 octobre 2015

Le quatrième forum organisé par l’alliance JARA [1] à Berlin le 1er octobre 2015 [2] a porté sur le calcul haute performance comme outil pour des recherches en neurosciences, en sciences de l’environnement et en sciences de l’ingénieur, menées dans le cadre de l’alliance JARA.

Le calcul haute performance permet de substituer la simulation à l’expérimentation lorsque celle-ci atteint des limites physiques, technologiques ou éthiques dans sa conception. Grâce à la mise en commun des moyens entre l’Université technique de Rhénanie-Westphalie à Aix-la-Chapelle (RWTH) et le centre de recherche de Jülich (FZJ), le groupe de recherche JARA-HPC [3] est équipé des supercalculateurs JUQUEEN et JERECA et du Compute Cluster de la RWTH.
L’Institut pour les neurosciences et la médecine du FZJ [4], le Jülich Supercomputing Center [5], ainsi que le groupe de réalité virtuelle du centre informatique de la RWTH [6], sont impliqués dans le projet européen Human Brain Project [7], financé à hauteur de 1,2 milliard d’euros sur une période de dix ans. D’ici 2024 environ, l’objectif est de simuler le fonctionnement du cerveau humain. Des hypothèses d’approximation sont formulées pour décrire le réseau neuronal, basées sur la connaissance de la structure, de l’activité et de la dynamique des cellules nerveuses. Comme résultat intermédiaire, une simulation de colonne corticale de rat [8] a été obtenue. La simulation de ganglions nerveux, activité actuellement en cours, permettra de mieux comprendre et de prévenir les maladies neurodégénératives.

Les facteurs intervenant dans les phénomènes météorologiques et l’environnement sur Terre sont très complexes et le calcul haute performance peut apporter des réponses à ces problèmes physiques. Dans le cadre de l’alliance JARA, les chercheurs ont conçu un modèle qui prend en compte le système terrestre entier, c’est-à-dire la surface terrestre et son relief, la surface de l’eau et l’atmosphère, à partir notamment de données satellite. Présentée lors du forum, une application de ce modèle concerne le calcul de l’écoulement de l’eau, suite à des précipitations. Cet écoulement simulé permet de fournir des prévisions relatives au niveau des eaux et à la température atmosphérique, à un point géographique donné, avec une résolution d’un kilomètre. Les périodes de sécheresse peuvent également être déterminées à l’avance. Ces calculs sont d’intérêt pour les secteurs de l’agriculture, l’aménagement du territoire et la gestion des eaux. Le modèle permet également l’observation de la surface de la banquise, et contribue ainsi aux calculs de prévisions de la fonte de la banquise pour les prochaines années.

Les simulations à l’aide des supercalculateurs bénéficient également aux sciences de l’ingénieur. L’un des nouveaux projets de l’équipe JARA-HPC porte sur le procédé d’injection des carburants pour un moteur à combustion. Ce procédé entier est simulé pour optimiser la performance du dispositif de combustion et son niveau d’émission, en condition d’utilisation. Des simulations sont également capables de modéliser l’évolution de la température sur la structure des réacteurs d’avions, en fonctionnement et à l’arrêt.

Plus d’informations :

[1] L’alliance JARA (Jülich Aachen Research Alliance) résulte du rapprochement entre l’Université technique de Rhénanie-Westphalie à Aix-la-Chapelle (RWTH, Rhénanie-du-Nord-Westphalie) et du centre de recherche de Jülich, membre de la communauté Helmholtz.

[2] Programme du 4ème Forum JARA (en allemand) : http://www.jara.org/de/research/jara-hpc/nachrichten/details/jara-forum-04/
[3] Site d’informations sur le groupe de recherche JARA-HPC : http://www.jara.org/de/research/jara-hpc/
[4] Site de l’Institut pour les neurosciences et la médecine (en allemand et en anglais) : http://www.fz-juelich.de/inm/DE/Home/home_node.html
[5] Site du Jülich Supercomputing Center (en allemand et en anglais) : http://www.fz-juelich.de/ias/jsc/DE/Home/home_node.html
[6] Site du centre de recherche informatique de la RWTH (en allemand et en anglais) : http://www.itc.rwth-aachen.de/cms/ epto/IT-Center/
[7] Site du projet Human Brain Project (en anglais) : https://www.humanbrainproject.eu/
[8] Une colonne corticale est un groupe de neurones situé dans le cortex cérébral, dont les champs de réception sont identiques.

Sources :

Rédacteur : Aurélien Gaufrès, aurelien.gaufres[at]diplomatie.gouv.fr – www.science-allemagne.fr