Parallélisation hybride du code orbital Free Molecular

Parallélisation hybride du code orbital Free Molecular Dynamics (OFMD)
Les propriétés microscopiques des plasmas chauds et denses constituent un domaine très représenté
dans l'univers (planètes, étoiles etc.) que des expériences arrivent maintenant à reproduire sur terre
à l'aide de lasers très puissants. La description théorique de ces milieux est un défi par les conditions
extrêmes rencontrées (températures entre 10 et 10000eV, forte densité) Nous proposons d'aborder
cette thématique par une approche sans paramètre basée sur le couplage cohérent de la dynamique
moléculaire classique des noyaux et de la théorie de la fonctionnelle de la densité sans orbitale pour
les électrons (OFMD). La composante électronique est ainsi représentée par une énergie libre semi-
classique dont la seule variable pertinente est la densité locale. Cette méthode permet d'accéder à
l'équation d'état mais aussi à toutes les propriétés statiques et dynamiques des plasmas denses. Des
codes de dynamique moléculaire sont mis en œuvre pour simuler et analyser le comportement de
matériaux complexes soumis à de fortes sollicitations dynamiques, telles qu’un choc ou une détente
rapide.
Conséquence des évolutions techniques des futurs calculateurs exaflopiques, la programmation
homogène, qui consiste à n’avoir qu’un niveau de parallélisme, tire à sa fin. Il faut donc se préparer à
vivre dans un monde dit « hybride », où il est impératif d’extraire tout le parallélisme possible d’un
code de calcul. Ce nouveau monde peut être décomposé en trois niveaux de parallélisme : le niveau
Macro (représenté par le mode MPI, classiquement utilisé dans toute programmation parallèle), le
niveau Méso (représenté par la notion de threads) et le niveau Micro (représenté par la notion de
vectorisation).
L’objectif du stage est d’étudier puis de développer une nouvelle version parallèle du code OFMD. La
difficulté du stage réside principalement dans la réalisation d’une version parallèle hybride efficace
de l’ensemble des algorithmes numériques utilisés (comme par exemple la FFT). Cette étude est très
orienté recherche à la fois en informatique, en mathématiques appliquées et en physique.
Domaines de spécialité requis :
Une connaissance en mathématiques appliquées, Fortran, C++ et parallélisme est un plus
important pour la réalisation de ce stage.
Contacts :
[email protected]
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Lieu du stage :
CEA/DIF à Bruyères-le-Châtel (http://www-dam.cea.fr)