“Vous allez voir, ça n’est pas très spectaculaire”, s’excuse presque l’ancien directeur de l’Institut de développement et des ressources en informatique scientifique du CNRS (Idris), Denis Girou, avant d’entrer découvrir Jean Zay, le nouveau supercalculateur de la recherche française. Dans la salle qui l’héberge, sur le plateau de Saclay (Essonne), les 48 baies qui composent ce superordinateur – nommé en hommage au père du CNRS – ne paient pas de mine. Des armoires noires sur lesquelles quelques rares diodes clignotent, et dont seuls la chaleur et le bruit qui s’échappent témoignent de l’activité intense.
Mais derrière la sobriété apparente du supercalculateur installé par Hewlett Packard Enterprise (HPE) se cachent des prouesses techniques, qui permettent déjà à Jean Zay de réaliser 16 millions de milliards de calculs (soit 16 pétaflops) par seconde. Soit plus de dix fois mieux que son prédécesseur, Turing, installé en 2012 et qui pour l’instant trône encore à ses côtés. L’Usine Nouvelle fait le point sur les apports du nouveau venu.
A quoi servira-t-il ?
Propriété de Genci (Grand équipement national de calcul intensif), qui a pour objectif de doter la recherche scientifique française en moyens de calcul intensif, Jean Zay est le nouveau calculateur de l’Idris à Orsay. Remplaçant Turing, il sera donc l’un des trois supercalculateurs géré par Genci, aux côté de ceux installés par Atos-Bull pour le Centre informatique national de l’enseignement supérieur (CINES), et le Très grand centre de calcul du CEA (TGCC) à Bruyères-le-Châtel.
“Aujourd’hui, dans un bon nombre de domaines scientifiques, ce sont les gains de puissance de calcul qui font progresser les connaissances”, explique Denis Girou. Pour simuler différents phénomènes complexes ou difficiles à observer ainsi que pour analyser et traiter de gigantesques masses de données, disposer de capacités de “calcul haute performance” (HPC) est désormais indispensable à la marche des sciences.
Ainsi, les processeurs de Jean Zay ont déjà été mis à contribution pour simuler et comprendre le comportement d’une molécule dans le cerveau, reproduire finement les cycles biogéochimiques qui gouvernent le climat terrestre, ou encore analyser les cycles magnétiques qui gouvernent l’apparition d’éruptions solaires. Au total, sans même parler des applications d’intelligence artificielle, le nouvel outil du CNRS devrait contribuer à quelques 250 projets de recherche de toutes sortes.
Jean Zay sera disponible sans coût pour les chercheurs, y compris les industriels, à condition que leur projet soit jugé pertinent et réalisable par un comité d’évaluation et que les résultats obtenus soient publiés selon les critères de la science ouverte.
Quelles sont ses performances ?
Avec une puissance de calcul crête de 16 petaflops (16 millions de milliards d’opérations en virgule flottante par seconde, contre 14 prévus au départ grâce à une extension en décembre) pour un coût de 25 millions d’euros, Jean Zay monte à peine sur le podium tricolore. Derrière Terra-1000 du CEA et Pangea-III de Total. Dans la prochaine édition du Top500, qui recense les meilleurs supercalculateurs de la planète en fonction de leur puissance de calcul réelle, sa partie la plus rapide devrait émarger au 48ème rang mondial. Loin derrière les meilleurs calculateurs américains et chinois, qui sont déjà quatre à dépasser 100 pétaflops en puissance crête.
Mais “la technologie qui est au centre de Jean Zay est la même : c’est le top de ce qui se fait actuellement et la seule différence, c’est que les plus gros supercalculateurs ont beaucoup plus de noeuds et peuvent faire plus de calculs en parallèle”, assure Pierre-François Lavallée, le nouveau directeur de l’Idris. Plus les processeurs s’additionnent, plus les coûts d’installation et d’opérations grimpent.
Jean Zay, dont la construction a été confiée à HPE après un appel d’offre, aligne ainsi plus de 70 000 coeurs Intel répartis sur des processeurs (CPU) dédiés au calcul haute performance. Il dispose aussi d’une composante hybride accélérée destinée à l’IA et au traitement graphique et composée de 1292 processeurs graphiques (GPU) Nvidia. Dont 298 ajoutés grâce à un financement de Facebook fin 2019. Il devra être disponible au minimum 98% du temps et doit être augmenté d’une seconde tranche fin 2020, qui devrait porter sa puissance crête au dessus de 30 pétaflops.
Pourquoi un supercalculateur dédié à l’IA ?
C’est la grande nouveauté de ce supercalculateur. Il est le premier en France à disposer d’un certain nombre de noeuds “convergés”, équipés à la fois de CPU et de GPU, des processeurs graphiques qui lui permettent d’accélérer significativement certains types de calculs à partir de données d’images, dont l’apprentissage profond est friand.
“Jean Zay était très attendu par les chercheurs en IA : il n’était pas possible de laisser passer la vague de l’apprentissage profond en restant observateurs”, explique le chercheur en IA Jamal Atif, à L’Usine Nouvelle. Selon ce spécialiste de l’IA de confiance, qui mobilise des algorithmes particulièrement lourds, ce super-ordinateur permettra à la recherche française de progresser plus rapidement et de multiplier les tests sur de gros ensembles de données.
Rendre Jean Zay disponible pour l’IA est une partie intégrante du plan “AI for humanity” annoncé par Emmanuel Macron en mars 2018. Pour cela, l’Idris a aussi instauré des modalités d’accès “à la volée” pour le calcul GPU afin fournir un accès facile et rapide à la communauté française de recherche en IA (alors que pour le calcul de haute précision, les files d’attentes et les processus d’accès restent longs).
Quel est son coût écologique ?
Jean Zay consomme 1,4 mégawatt si l'on additionne les besoins des processeurs et le refroidissement de l’installation. Un chiffre élevé mais contenu pour ne pas faire exploser les coûts d’exploitation, estimés au même niveau que ceux de son prédécesseur, à un million d’euros chaque année. Une performance qui témoigne des améliorations techniques dans le domaine, qui a pu améliorer son efficacité énergétique en utilisant des processeurs 40 coeurs. Jean Zay dispose aussi d’un système de refroidissement à eau chaude (qui sera bientôt raccordé au réseau de chaleur du campus Paris-Saclay pour récupérer la chaleur du centre de calculs), plus efficace que l'eau froide utilisée auparavant.
Mais ce rythme d’innovation, qui conduit Genci à remplacer les supercalculateurs tous les 5-6 ans, pose lui-même problème. Car si la consommation électrique reste constante pour de bien meilleures performances, les pièces informatiques ne sont pas récupérées. “Il est difficile de réutiliser un supercalculateur car cela nécessite des infrastructures spécifiques, par exemple pour le refroidissement, et ce que n’est pas intéressant en termes financier : du point de vue de la performance par watt, il vaut mieux acheter neuf”, expose Pierre-François Lavallée.
Est-ce à dire qu’il faut tout stopper ? “Ces simulations nous ont permis de sonner l’alerte climatique et nous en avons de plus en plus besoin, par exemple pour comprendre précisément les impacts du changement climatique afin de s’y adapter”, répond Sylvie Joussaume, chercheuse spécialiste de la modélisation atmosphérique et océanique au Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement (LSCE). Selon elle, il faudrait néanmoins “poser la question de quelles expériences les scientifiques doivent réaliser”. En attendant, la course à l’exaflopique (un milliard de milliards d’opérations par seconde) a déjà commencé et la France compte sur le programme EuroHPC pour équiper le CEA d’un de ces superordinateurs. Au rythme des progrès, il n'y aura pas à attendre longtemps.
