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Pourquoi la NASA mise-t-elle sur la superinformatique ?

Rencontre entre la chef de la division Conseils financiers en innovation de la BEI et le directeur des technologies d’exploration de la NASA. Ils échangent sur ce que le calcul à haute performance peut apporter à la planète Terre.

Rupak Biswas, directeur de la direction Technologies d’exploration de la NASA, basée au centre de recherche Ames, dans la Silicon Valley, a récemment rendu visite à la Banque européenne d’investissement. Sa visite faisait suite à sa participation à la conférence ISC High Performance organisée à Francfort, où la division Conseils financiers en innovation de la BEI a présenté son étude sur le financement de la superinformatique en Europe. Très bonne occasion donc pour que Rupak Biswas partage ses idées sur le sujet dans le cadre d’une conversation avec Shiva Dustdar, chef de la division Conseils financiers en innovation.

Shiva Dustdar : Notre étude montre que plusieurs pays européens ont mis en place des plans de financement régionaux ou nationaux pour les superordinateurs. Cependant, ces initiatives manquent souvent de coordination et ont tendance à être fragmentées, ce qui entraîne un sous-investissement dans les équipements stratégiques de calcul à haute performance (CHP) en Europe. Comment la NASA a-t-elle pris conscience de l’utilité des investissements dans la superinformatique? Et, de manière générale, quelle est la situation aux États-Unis ?

Rupak Biswas : À la NASA, nous nous sommes rendu compte il y a bien longtemps que la superinformatique était essentielle à l’efficacité de nos activités. En effet, sans elle, nous devrions réaliser des expériences en conditions réelles. Toutefois, les expériences en conditions réelles sont très difficiles, peuvent être extrêmement dangereuses et chères, prendre beaucoup de temps et il est tout bonnement impossible d’en mener certaines. Si vous souhaitez vérifier l’effet d’une hausse de deux degrés des températures des océans, vous ne pourrez pas augmenter la température des océans et constater ce qui se passe. Les simulations représentent donc une part importante de la superinformatique. Cependant, dans le cadre d’une simulation, votre modèle et vos hypothèses détermineront vos résultats.

Dans certains milieux, l’intérêt de la superinformatique a déjà été compris. Par exemple, dans les secteurs des sciences de la terre, de la chimie numérique, de la dynamique des fluides ou de l’aéronautique, beaucoup ont déjà pris conscience de la valeur de la superinformatique.

C’est aussi le cas de nombreuses grandes entreprises, telles  qu’Airbus, Boeing ou Lockheed Martin. Ces entreprises savent que la superinformatique peut vous donner un avantage concurrentiel.

Bien sûr, certains pays comme les États-Unis et la Chine ont compris qu’être aux avant-postes de la superinformatique aidait à créer des emplois et bénéficiait à l’économie, en plus de vous donner le droit de vous en vanter.

En revanche, les entreprises ou groupes de taille moyenne, ce qu’on appelle parfois le « chaînon manquant », ne comprennent pas encore comment en tirer parti efficacement.

Le chaînon manquant

Shiva Dustdar : Ces tendances émergent aussi en Europe. La demande de capacités CHP émanant des grandes entreprises croît rapidement dans les secteurs clés de l’économie européenne, comme l’aéronautique, l’automobile, l’énergie, l’industrie manufacturière et les services financiers, tandis que les PME de secteurs plus « traditionnels » sont à la traîne. Nous constatons que les intermédiaires CHP peuvent jouer un rôle important pour combler ce fossé. Qu’en pensez-vous ?

Rupak Biswas : La première chose que nous devons faire [pour sensibiliser le « chaînon manquant »], c’est de prouver à ces entreprises l’intérêt de la superinformatique en traduisant ses avantages en données chiffrées.

Beaucoup d’acteurs du domaine, comme moi, pourraient leur dire : « Génial, tous ces pétaflops ! Maintenant, je peux simuler les océans en 90 minutes au lieu de deux jours ! »

Le commun des mortels n’aura d’autre réaction que de lever les yeux au ciel. « Mais, ça veut dire quoi exactement ? », s’interrogera-t-il. La plupart des gens n’ont pas la moindre idée de ce que sont les pétaflops. Ils hésitent même : faut-il les classer parmi les phénomènes positifs ou négatifs ?

En revanche, si vous leur dites : « C’est le moyen d’augmenter votre chiffre d’affaires de 2 %. » Là, vous commencez à parler le même langage qu’eux.

J’ai entendu dire que c’est ce qui s’est passé avec les écuries de Formule 1, par exemple. Le secteur ne comprenait pas l’intérêt de la superinformatique. En revanche, quand il a compris qu’en réalisant des modélisations et des simulations haute fidélité, le meilleur temps au tour pouvait être réduit de deux secondes, ça a été une révélation. L’éveil de leur intérêt a été immédiat. Cela signifiait des recettes, de la rentabilité et un avantage concurrentiel.

Le droit de se vanter

Une fois que vous avez compris les avantages potentiels du calcul à haute performance, vous passez à la prochaine question : quelle est la puissance de l’ordinateur qu’il vous faut ?

La superinformatique est un terme indéfini. « Super », en soi, n’a pas de signification intrinsèque, il s’agit d’un terme relatif. Tout comme quand vous dites que quelque chose est « petit » ou « grand », ça n’a pas de sens à moins que vous ne définissiez un point de référence.

Shiva Dustdar : On parle beaucoup de la liste Top500 et de la manière dont la Chine est remontée dans le classement et a gagné en importance ces dernières années. Selon vous, est-ce si important d’être en tête de la liste Top500 ?

Rupak Biswas : Les spécialistes de la superinformatique parlent effectivement du Top500. Ils commentent la présence de nombreux ordinateurs américains et chinois dans cette liste et le peu de systèmes dont dispose l’Europe. Pourtant, nous devons voir plus loin que ça.

Le Top500 se fonde uniquement sur un chiffre. Vous exécutez un morceau de code, vous obtenez un chiffre et un classement. Ça ne signifie pas grand-chose. Tout dépend de ce que vous en faites et de l’impact que ça a.

Si vous pouvez y mettre le prix, vous pouvez vous offrir des systèmes puissants. Intel, Lenovo, AMD, ARM vous les vendront. Cependant, le principal défi est d’utiliser ces systèmes de manière à bénéficier effectivement à un domaine et à avoir un impact. Comment, dans les faits, utiliser un superordinateur pour faire quelque chose d’utile ?

Shiva Dustdar : De nombreuses entreprises manquent de connaissances techniques sur le CHP et peinent donc à tirer parti des services qu’il offre. Sans le soutien d’experts et une bonne compréhension de l’intérêt commercial précis du recours à des applications CHP, les entreprises, en particulier les PME, bien souvent, ne prennent pas conscience des gains économiques potentiels qui peuvent être tirés de l’utilisation de services CHP. Notre étude montre que les services de conseil proposés par les intermédiaires CHP peuvent jouer un rôle crucial dans la mise en relation d’utilisateurs potentiels avec des centres de calcul haute performance. Ces intermédiaires emploient des travailleurs qualifiés qui peuvent traduire les besoins des utilisateurs en solutions et applications CHP. Quels sont les défis que suppose la croissance de la demande de services CHP émanant des entreprises ?

Rupak Biswas : C’est comme quand vous avez beaucoup d’argent, vous pouvez vous acheter un tas de gadgets pour votre maison. Mais, ensuite, vous ne les utilisez jamais parce qu’ils sont trop compliqués et ils finissent simplement pas traîner chez vous. La seule chose que cela vous permet de faire, c’est de vous vanter auprès de vos amis : « Eh, regardez ce que je me suis acheté ! »

Par exemple, rappelez-vous ce qui s’est passé à l’époque avec les magnétoscopes. Quelqu’un vous a dit : « Vous savez, vous n’êtes plus obligé de regarder la télé en direct. Vous pouvez vous acheter un magnétoscope, faire des enregistrements et les regarder quand vous le souhaitez. » Vous êtes donc au courant que ça existe, mais vous avez ensuite besoin de l’argent nécessaire pour vous procurer un magnétoscope. Imaginons que vous ayez une rentrée d’argent, que vous alliez acheter le magnétoscope et que vous le rameniez chez vous. Très bien, mais vous ne savez toujours pas comment l’utiliser, parce que c’est trop compliqué.

Les trois étapes sont donc primordiales. Tout d’abord, j’ai besoin de savoir que j’ai besoin d’un magnétoscope, puis des fonds pour acheter le magnétoscope. Ensuite, j’ai besoin de quelqu’un qui m’aide à comprendre comment l’utiliser. Sinon, ça n’a aucun sens.

Dans le contexte du CHP, cela signifie qu’il faut de la main-d’œuvre qualifiée. Il est nécessaire de rassembler des experts d’un domaine – physiciens, mathématiciens, chimistes – qui connaissent leur sujet et des informaticiens et des gourous du calcul qui maîtrisent les ordinateurs, de sorte à avoir un impact véritable. Ce sont ces personnes qui peuvent combler ce fossé entre les problèmes spécifiques que vous souhaitez résoudre – qu’ils relèvent des marchés financiers ou de l’industrie pharmaceutique, que vous tentiez de construire des voitures autonomes ou d’installer des logiciels embarqués sur des drones – et la traduction de ces problèmes en tâches informatiques qu’il est possible d’exécuter rapidement et efficacement. À mes yeux, c’est la prochaine pièce du puzzle et c’est là où la Chine comble son retard.

Shiva Dustdar : La question de la main-d’œuvre qualifiée est particulièrement centrale pour les petites entreprises européennes. Souvent, elles ne peuvent pas se permettre d’embaucher des employés se consacrant à plein temps au CHP. C’est un obstacle majeur à l’adoption de cette technologie. C’est pourquoi le rôle des intermédiaires CHP devrait être renforcé. Notre rapport indique aussi que bon nombre de banques et d’investisseurs n’ont pas encore complètement compris les avantages commerciaux du CHP pour les résultats financiers de leurs clients. Dès lors, ils sont réticents à leur octroyer des financements pour les aider à payer de tels services ou à accéder au CHP. Beaucoup n’offrent pas de produits financiers adaptés. C’est en cela que le Groupe BEI peut aussi jouer un rôle important en proposant des solutions de partage des risques à la communauté financière.

Comment sait-on qu’un superordinateur est suffisamment « super » ?

Rupak Biswas : Si je vais voir mes supérieurs pour leur dire que j’ai besoin de tant d’argent pour acheter un superordinateur, ils me demanderont : « Quels sont les besoins ? » C’est une question très épineuse.

Si je demande à mes scientifiques et ingénieurs de définir des besoins, ils me répondront : « Alors, j’ai besoin de 10 milliards de points de grille pour mailler cet avion afin d’effectuer une simulation informatique digne de ce nom. »

C’est couru d’avance.

En tentant de satisfaire les idéaux des scientifiques et des ingénieurs, vous pourriez consacrer un milliard de dollars à la superinformatique et ça ne suffirait toujours pas.

Supposons que je souhaite modéliser le flux d’air dans un bâtiment. Je peux représenter ce bâtiment à l’aide d’un million de points de données, mais, si vous me donnez un superordinateur plus puissant, je vous dirai : « Vous savez quoi ? J’ai besoin de 10 millions de points de données, j’ai besoin d’un modèle à plus haute résolution de ce bâtiment. Il est absolument nécessaire que je modélise jusqu’à la dernière poignée de porte… » Ça n’a pas de fin ! Alors, comment définir le point à partir duquel le rendement commence à décroître ? Comment savoir qu’il est indispensable de modéliser toutes les fenêtres, mais qu’il est superflu de le faire pour chaque poignée de porte ou chaque interrupteur sur le mur ? Bien sûr, tout a une incidence sur le flux d’air global dans le bâtiment, mais celle de ces facteurs sera probablement infime. Vous aurez besoin de compétences techniques pour savoir quand vous arrêter.

Je pourrais les ignorer et me dire : « Ah, ce sont des scientifiques et des ingénieurs, ils demandent toujours plus. »

Mais que se passe-t-il si je demande à quelqu’un qui n’est ni spécialiste du domaine, ni scientifique ? Parfois, il n’imagine pas ce que la transformation numérique peut apporter avant d’en voir le résultat.

Shiva Dustdar : Comment sait-on qu’un superordinateur est suffisamment « super » ? C’est la question essentielle, n’est-ce pas ?

Rupak Biswas : Du point de vue de la pure vantardise, faire partie du Top500, c’est tout ce qui importe. Si vous disposez d’un système d’une puissance se comptant en pétaflops, vous capterez l’attention des spécialistes. Ils s’exclameront tous : « Waouh, l’UE a un énorme superordinateur ! »

Pourtant, il est difficile de dire si ça se traduira par un impact considérable ou non. C’est pourquoi, à la NASA, nous essayons toujours d’établir le lien avec l’impact réel des applications. Par exemple, l’utilisation d’un superordinateur plus puissant pourrait nous fournir davantage de données et nous permettre de réduire le bruit au niveau de la fuselage et des moteurs, qui est particulièrement fort lors de la phase d’approche et d’atterrissage d’un avion. C’est en réalité l’une des grandes priorités de la conception, de la mise à niveau et de l’exploitation des avions actuels et futurs. Quelle que soit votre application, bien sûr, on en revient à l’idée de traduire une puissance abstraite de calcul à haute performance en un avantage dans le monde réel que tout le monde puisse comprendre et apprécier.

Shiva Dustdar : Rupak, merci d’avoir partagé ces idées fort intéressantes et de nous avoir aidé à comprendre comment la NASA tire le meilleur parti de ses investissements dans la superinformatique.  Il est évident qu’il faut davantage informer, le public en général et en particulier la communauté financière, quant aux avantages de la superinformatique pour les entreprises de toute taille. Nous espérons que notre étude fera œuvre de sensibilisation et qu’elle encouragera la mise au point de nouveaux produits de partage des risques à l’appui de l’ensemble de l’écosystème de la superinformatique en Europe.

EIB

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