Rapport GEPCI2 2004 - Institut national des sciences de l`Univers

Prospective en Calcul Intensif
pour
La Communauté des Sciences de l’Univers
2004 – 2008
CNRS - Septembre 2004

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Rapport du Groupe d'Etudes Prospectives
en Calcul Intensif
(GEPCI2)
Septembre 2004

Rapport Sept 2004 v 1.1
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SOMMAIRE
I - Introduction
II – Le groupe d'experts GEPCI-2
A - Lettre de mission
B - Composition
C - Méthode de travail
III – Enjeux et besoins pour la communauté
climat-environnement
A - Quelques chiffres généraux
B – La modélisation climatique
C – La modélisation océanique
D – La modélisation en météorologie et
chimie atmosphérique à mésoéchelle
IV – Enjeux et besoins pour la communauté astrophysique
V - Enjeux et besoins pour la communauté des Sciences
de la Terre
VI – Conclusions et Recommandations

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I - Introduction
Le calcul à haute performance, en particulier pour la modélisation, a pris une grande
importance pour l'avancement des recherches et la compétitivité scientifique internationale
des laboratoires de Sciences de l'Univers. De plus, le contexte des capacités de calcul lourd
disponibles évolue rapidement aussi bien sur le plan européen que mondial, créant une
situation de compétition accrue pour la communauté SDU française.
Dans ce but, la direction de l'INSU a mis en place un "Groupe d'Etudes Prospectives sur le
Calcul Intensif" (GEPCI2) afin de prolonger sur la période 2005-2008 la synthèse qui avait
été réalisée pour les années 1999-2003 par le groupe d'experts présidé par Pierre Valiron
en 1998.
Au-delà d'un simple état des lieux, la mission confiée à ce groupe de proposition est de
susciter une nouvelle réflexion visant à réaliser une prospective glissante des besoins des
communautés relevant du département SDU sur les supercalculateurs de l'IDRIS et des
autres organismes nationaux pour les quatre prochaines années. Le cadre fixé par la lettre
de mission à cette analyse est de s'appuyer en particulier sur les besoins exprimés dans les
prospectives menées par l'INSU et ses commissions spécialisées. Dans la mesure du
possible, les besoins nationaux doivent être replacés dans la perspective du contexte
international.
L'objectif du présent rapport est donc en premier lieu de faire le point sur les besoins
en calcul relevant actuellement du vectoriel suite au remplacement du NEC de l'IDRIS
à prévoir en 2005.
Le rapport résume les premières conclusions formulées par le GEPCI2.
De nombreuses questions sont de fait posées aujourd’hui: évolution des modèles, de leur
résolution, développement des méthodes d’assimilation, choix des outils de diagnostics et
d’analyse, place de la recherche fondamentale vis-à-vis de l’opérationnel, etc.. Constatant
qu'une simple extrapolation sur la base des moyens actuels semble insuffisante, les
membres du GEPCI2 ont cherché à formuler plus précisément les besoins par une
prospective technique fondée sur la prospective scientifique existante.
Afin d’initier ce processus, il a semblé utile d'orienter le débat par quelques questions
générales auxquelles le travail du GEPCI2 a essayé de répondre :
- Quels sont les "grands défis de modélisation" qui se posent à la communauté SDU,
discipline par discipline?
- Quelles sont les priorités scientifiques nationales ou internationales qui restent hors
d'atteinte avec les moyens actuels de l'IDRIS, mais qu'une machine de classe mondiale
"Earth Simulator" permettrait d'attaquer? Même question pour une machine intermédiaire de
classe européenne?
- Est-il possible de déduire une stratégie technique des priorités scientifiques? La situation
est-elle la même pour l'ensemble des disciplines de SDU?
- Sans se perdre dans les querelles d'architecture, est-il possible de préciser dans quels
domaines le vectoriel-parallèle (type NEC) reste indispensable, et dans quels domaines le
scalaire-parallèle s'est ou va s'imposer?
- Quelle organisation est-elle souhaitée pour le calcul de haute performance? Quelle
ambition la communauté a-t-elle pour l'IDRIS et les autres centres nationaux? Souhaite-t-elle
participer aux projets thématiques de super-centres européens en calcul intensif? Avec
quelles ambitions?

Rapport Sept 2004 v 1.1
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II –Le groupe d'experts GEPCI-2
A - Lettre de mission
Réaliser une prospective glissante des besoins des communautés relevant du département
SDU sur les supercalculateurs de l'IDRIS et des autres organismes nationaux pour les
quatre prochaines années. Cette analyse devra s'appuyer en particulier sur les besoins
exprimés dans les prospectives menées par l'INSU et ses commissions spécialisées. Dans
la mesure du possible, les besoins nationaux seront replacés dans la perspective du
contexte international. Enfin, dans une première phase, un objectif important est de faire un
point sur les besoins en calcul relevant actuellement du vectoriel suite au remplacement du
NEC de l'IDRIS à prévoir en 2005.
B - Composition
Le groupe GEPCI2 comprend quatorze membres représentant les quatre secteurs
principaux de l'INSU: Astronomie-Astrophysique, Océan-Atmosphère-Climat, Surface et
Interfaces Continentales, et Sciences de la Terre. En termes de domaines thématiques au
sein des Conseils Scientifiques de l'IDRIS et du CINES, il couvre donc les compétences des
CP1 et 4. Sa composition est la suivante:
- François Bouchet, Institut d'Astrophysique de Paris (IAP),
- Pascale Braconnot, Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE),
- Philippe Cardin, Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG),
- Jean-Louis Dufrène, Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD),
- Marie-Alice Foujols, Institut Pierre Simon Laplace (IPSL),
- Etienne Gondet, Mercator-Océan,
- Franck Lefèvre, Service d'Aéronomie du CNRS (SA),
- Patrick Mascart, Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Président du CP1 de l'IDRIS,
- Nicolas Monnier, Centre Européen de Formation Avancée au Calcul Scientifique
(CERFACS)
- Michel Perault, Ecole Normale Supérieure Paris (ENS),
- Serge Planton, Centre National de Recherche Météorologique (CNRM),
- Georges-Marie Saulnier, Laboratoire d’études des Transferts en Hydrologie et
Environnement (LTHE),
- Anne-Marie Tréguier , Laboratoire de Physique de l'Océan (LPO),
- Jean-Pierre Vilotte, Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP),
- Pierre Valiron, Observatoire des Sciences de l'Univers de Grenoble (OSUG), Président
du CP4 de l'IDRIS,
- Stratis Manoussis, Institut National des Sciences de l'Univers (INSU).
L'animateur du travail du groupe et rédacteur du présent rapport est Patrick Mascart.
C - Méthode de travail
Compte tenu du calendrier très serré, le groupe ne s'est réuni qu'une seule fois en session
plénière, le 2 juin 2004 à l'IAP. Etaient présents F. Bouchet, P. Braconnot, J.-L. Dufrène, M.-
A. Foujols, E. Gondet, P. Mascart, N. Monnier, S. Planton, A.-M. Tréguier, P. Valiron, S.
Manoussis.