Simuler pour comprendre

Des risques naturels mieux maîtrisés

Réchauffement climatique, séismes, tsunamis, inondations, prévoir le déroulement des évènements naturels dangereux est extrêmement complexe mais fondamental pour la sécurité civile. Les facteurs en jeu sont innombrables (phénomènes atmosphériques locaux, reliefs, nature du sol…). Capable d’exécuter des millions de milliards d’opérations à la seconde, le supercalculateur Curie du TGCC a permis des avancées remarquables.

Les scientifiques français du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) utilisent cet outil de simulation de pointe. Grâce à la puissance de calcul de la machine de GENCI (Grand équipement national de calcul intensif) combinée à une capacité inédite de traitement des données, on étudie désormais le climat planétaire à 10 km près soit dix fois plus précisément qu’auparavant. Ce niveau de détails permet de prendre en compte les tourbillons océaniques, nuages de dimensions réduites mais qui influencent significativement les évolutions climatiques dans le monde.

Toujours au CEA de Bruyères-le-Châtel, le superordinateur Para du Cenalt évalue les risques de tsunamis pour la Méditerranée et la zone Atlantique nord-est. La puissance de calcul alliée à une cartographie ultra précise des fonds océaniques et des côtes, permet d’établir une carte des risques en quelques dizaines de minutes après le déclenchement du séisme. Informer en temps réel les populations des risques de submersion est désormais possible.

Comprendre les phénomènes biologiques

Pour comprendre des maladies comme Alzheimer, Parkinson ou certains cancers, les essais cliniques sont difficiles voir impossibles. L’utilisation d’un modèle numérique offre l’opportunité d’observer les mécanismes de ces pathologies "de l’intérieur" au niveau moléculaire et même d’étudier les interactions au niveau des électrons. Des hypothèses ont ainsi pu être testées sur le calculateur Curie pour mieux comprendre la formation de plaques composées d’amas de molécules (ou plaques amyloïdes) entraînant la dégradation des neurones dans le cerveau des malades d’Alzheimer.

La multiplication par 500 des capacités des machines vers la fin de la décennie pourrait permettre de reproduire les 100 milliards de neurones du cerveau, l’organe le plus complexe du corps humain. En plus de l’intérêt médical de ces expériences "in silico" sur notre matière grise, il s’agit également de s’inspirer des circuits neuronaux pour construire les ordinateurs de demain…

Améliorer la compétitivité

Visualiser l’écoulement de l’eau autour d’hydroliennes, de l’air autour d’éoliennes, de gaz dans un four ou d’essence dans un moteur est primordial pour rendre plus efficaces nos véhicules et notre production d’énergie. Cette discipline appelée mécanique des fluides est particulièrement adaptée à l’utilisation de supercalculateurs avec des milliers de cœurs de calcul. Ce domaine est stratégique pour le développement économique.

"La France est le pays où le calcul haute performance est le plus utilisé par les industriels" analyse Stéphane Requena responsable technique au GENCI. A Bruyères-le-Châtel, le TGCC et le Centre de calcul Recherche et technologie (CCRT), réseau d’industriels réuni autour de l’expertise du CEA en matière de calcul intensif, proposent aux acteurs économiques des moyens complémentaires pour mener leurs simulations. La puissance du supercalculateur Curie est ainsi accessible aux entreprises à condition que les résultats soient rendus publics. De son côté, Airain du CCRT offre un outil dédié à la recherche développement confidentielle. Les supercalculateurs Curie et Airain sont ainsi au cœur des innovations. "Tous les domaines sont concernés même la cosmétique : la résistance de vernis à ongles, la tenue des cheveux sous l’effet d’un spray ont aussi été expérimenté virtuellement au CCRT" ajoute Christine Ménaché, chargée d’affaires au CCRT. Après les grands groupes, les PME se mettent aussi à utiliser cette technologie pour perfectionner leurs produits. Le calcul intensif fait résolument son entrée dans notre quotidien…