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Ce qu'il faut savoir sur les supercalculateurs

On mesure la puissance d’une machine en petaflops. Un petaflop représente un million de milliards de calculs d'opérations par seconde. À titre de comparaison, la puissance d’un ordinateur grand public est de l’ordre de 0,0001 pétaflop.

On mesure la puissance d’une machine en petaflops. Un petaflop représente un million de milliards de calculs d'opérations par seconde. À titre de comparaison, la puissance d’un ordinateur grand public est de l’ordre de 0,0001 pétaflop. - AFP - Martin Bernetti

"Ces puissants ordinateurs sont capables de générer des millions de milliards de calculs par secondes. Des capacités de calculs toujours plus importantes qui viennent révolutionner la R&D dans de nombreux domaines industriels."

Tianhe-2 : ce nom chinois parle à peu de monde. Et pourtant, c’est le fleuron actuel d’un outil essentiel à la recherche, qu’elle soit scientifique, technologique ou industrielle. Il s’agit du plus puissant calculateur scientifique de haute performance (High Performance Computing, HPC) au monde. On appelle cela un supercalculateur. 

Cet ordinateur extrêmement puissant est capable de réaliser les calculs les plus complexes au monde en un laps de temps très court. On peut ainsi analyser des avalanches de données. Pour se donner une idée : Tianhe-2 peut atteindre en pointe les 34 millions de milliards d'opérations de calcul par seconde.

À ce stade, on mesure d'ailleurs la puissance d’une machine en petaflops. Un petaflop représente un million de milliards de calcul d'opérations par seconde. À titre de comparaison, la puissance d’un ordinateur grand public est de l’ordre de 0,0001 pétaflop. Cette puissance de calcul impressionnante s’atteint grâce à l’accumulation de processeurs (des cœurs informatiques) que l’on fait travailler ensemble, simultanément.

Modéliser plutôt qu’expérimenter

L’utilité de ces énormes machines est de modéliser mathématiquement des phénomènes scientifiques, plutôt que de les expérimenter en conditions réelles. 

Sans que l’on en prenne forcément conscience, les supercalculateurs servent aujourd’hui aussi bien à prévoir la météo, qu’à concevoir des voitures ou déterminer des gisements de pétrole. "Sans les supercalculateurs, on mettrait une semaine pour prévoir la météo à 48 heures. Aujourd’hui l’analyse des millions de relevés de température et de vent ne prend que 4 heures par nuit à Météo France", explique Michel Daydé, le directeur de l’IRIT, un laboratoire en informatique de référence au sein du CNRS.

En 1997, c’est un supercalculateur, baptisé Deep Blue, qui avait battu le champion d’échecs russe Garry Kasparov.

Tous les domaines industriels sont intéressés

Né des besoins de la recherche et du militaire- pour la modélisation d’armes nucléaires-, le marché des supercalculateurs essaime aujourd’hui dans de nombreux domaines industriels. Ils accélèrent grandement le processus de conception des voitures, des avions par exemple.

Le coût de recherche est également considérablement diminué. On peut prévoir le comportement d’une pièce sans investir dans des dizaines et des dizaines de prototypes, qui peuvent mettre des mois à être fabriqués. Le crash test virtuel est l’un des nombreuses applications du calcul de haute performance.

Un enjeu stratégique où la France à sa carte à jouer

Les superordinateurs ne datent pas d’hier, mais leurs performances s’améliorent grandement. L’un des premiers d’entre eux, l’Illiac IV, a été conçu dans les années 1960. "Il était capable de réaliser quelques milliers d’opérations par seconde", raconte Michel Daydé. Avant d’ajouter : "Aujourd’hui, notre smartphone effectue déjà quelques milliers de millions d’opérations de calcul par seconde". L’augmentation des capacités des superordinateurs n’est pas prête de s’arrêter.

Des sociétés américaines et chinoises sont en compétition pour atteindre le milliard de milliards d'opérations par seconde à l'horizon 2020-2023. Mais les superordinateurs d’aujourd’hui représentent déjà un fort intérêt pour des milliers d’entreprises. Des sociétés d’outre-Atlantique tirent leur épingle du jeu. Dell et IBM détiennent environ deux tiers du marché mondial selon certains experts. Le seul acteur européen d’envergure du secteur est français: il s’agit de Bull, racheté par Atos en 2014 et qui vient de sortir son tout dernier modèle Sequana. Ces sociétés sont en concurrence sur un marché qui n’en est qu’à ses débuts, tant le calcul à haute performance est un enjeu stratégique, à la fois pour l’industrie et la recherche scientifique.

Adeline Raynal