Les supercalculateurs et leur impact sur le monde


Comprendre le fonctionnement de la simulation

Tout d’abord, l’utilisation des supercalculateurs pour des simulations numériques nécessitent des étapes.
Premièrement, la description de la réalité à travers des lois physiques est nécessaire pour que le supercalculateur comprenne de quoi il s’agit.
Deuxièmement, la modélisation est la traduction des lois physiques en mathématiques pour que le supercalculateurs le langage utilisé.
Troisièmement, les équations mathématiques sont coupées en plusieurs équations, cette étape sert à ce que le supercalculateur puisse réaliser les calculs à des moments les plus convenables. Un algorithme est alors réalisé et il est confronté à plusieurs additions et multiplications qui eux même traduisent les quantités physiques. Puis ce langage est alors converti en langage informatique par des informaticiens pour l’exécution de l’algorithme.
Quatrièmement, il y a une validation du travail effectué au niveau physique et mathématique. Une vérification est également effectuée pour éviter les erreurs informatiques.
Cinquièmement, l’exécution de la simulation est alors réalisée. Les données de la simulation sont visibles et sont manipulables par les scientifiques dans leur laboratoire.
Remarque : La simulation génère une quantité astronomique de données.

La simulation des possibilités infinis grâce aux supercalculateurs

Voici la démarche et le temps pour réaliser une petite expérience
« Prédiction des sites actifs de protéines bien qu’ayant identifié plusieurs millions de gènes, les scientifiques sont actuellement confrontés à la difficulté d’attribuer une fonction à la plus grande partie de ceux-ci. Pour pallier ce problème, une approche numérique a été développée consistant à prévoir la structure tridimensionnelle des protéines par modélisation moléculaire. Or, l’analyse d’une seule famille de protéines contenant quelques séquences nécessiteraient plus de 3 000 heures de calcul, soit 125 jours, pour un PC standard. Les progrès dans ce domaine sont donc largement tributaires du calcul haute performance. À partir des résultats attendus, les chercheurs seront en mesure de constituer un véritable catalogue de signatures structurales spécifiques pour chacune des familles étudiées ce qui devrait permettre, entre autres, de découvrir de nouvelles activités enzymatiques. »
De plus, dans l’imagerie médicale la diffusion de la lumière permet de nouvelles perspectives dans le cerveau.
« Lors de la génération d’un modèle réseau détaillé du cerveau, les croisements de fibres nerveuses posent un défi majeur pour les techniques actuelles de neuro-imagerie. Les scientifiques de Forschungszentrum J’lich ont maintenant constaté que la lumière dispersée peut être utilisée pour résoudre la sous-structure du cerveau comme les angles de croisement des fibres nerveuses avec la résolution des micromètres. »
Pour étudier le cerveau, les chercheurs ont du utiliser des mesures et simulations de microscopie réalisées grâce à des superordinateurs.

Concrètement l’impact sur la science : Summit

Aujourd’hui, l’ordinateur le plus puissant du monde s’appelle Summit. Il a été pensé et conçu par IBM et Nvidia au laboratoire national d’Oak Ridge, dans le Tennessee (USA). Il est utilisé pour simuler de façon rapide l’interaction de milliers de molécules avec le coronavirus dans le but de trouver rapidement des remèdes.
Grâce à ces supercalculateurs, le temps de traitement des simulations qui aurait duré plusieurs mois est réduit à 48 heures.
Le monde des supercalculateurs revêt un enjeu géopolitique, puisque la Chine et les États-Unis d’Amérique se disputent la suprématie avec leurs supercalculateurs.
Le but d’un supercalculateur est de comprendre et de faire progresser la science afin de concevoir pour agir et décider sur des sujets conséquents.

Sources :