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Simulation et Calcul Haute Performance

Une technologie essentielle pour la compétitivité et l’innovation
 

Une révolution est en train de s’opérer qui va transformer radicalement l’industrie et la recherche dans de très nombreux domaines. La combinaison de la simulation numérique et du calcul à haute performance permet maintenant de développer des produits et des services ou de réaliser des recherches sans passer par les processus classiques d’expérimentation. On peut ainsi mettre au point des avions, des voitures, des médicaments en moins de temps et à un coût plus faible, et traiter d’enjeux de société inenvisageables précédemment.

La simulation à haute performance est devenue un outil fondamental pour la compétitivité et la capacité d’innovation de nos entreprises, industrielles et de services, et de nos laboratoires de recherche.

Ces technologies concernent tous les secteurs industriels et de service, scientifiques et technologiques, ainsi que les grands enjeux de société. Quelques exemples illustrent ce fait :

 La réduction, voire la suppression des prototypes matériels au profit de prototypes virtuels en aéronautique ou en automobile, réduisant coût et délais tout en accroissant qualité et innovation

 La conception de nouvelles offres innovantes dans les secteurs très porteurs de l’industrie des services (Finance, Transports, Télécommunications, Multimédia,….)

 La maîtrise des technologies dans le secteur de l’énergie, notamment dans le domaine nucléaire et dans le programme ITER

 Les problèmes environnementaux et la maîtrise des risques naturels et industriels nécessitant des calculs considérables, à l’exemple du changement climatique ou des risques de tsunamis

 Le domaine de la santé pour la conception de nouvelles molécules et la mise au point d’instruments d’analyse, en particulier dans l’imagerie médicale.

Quels que soient les domaines d’utilisation, pour faire face à l’accroissement considérable de la quantité d’informations numériques disponibles et à la complexité croissante des systèmes à concevoir, la maîtrise des technologies de modélisation et de simulation haute performance est devenue une des clefs du succès.

Il s’agit d’un enjeu majeur pour les entreprises utilisatrices, mais aussi pour les industries de technologie, secteur extrêmement concurrentiel mais avec un fort potentiel de développement économique, de création d’emplois et de valeur.

 

Des exemples de simulation numérique haute performance

 
Simulation aérodynamique

La simulation numérique du Falcon 7X de Dassault Aviation a été réalisée avec Tera 10 du CEA. Ce calcul représente 200 000 heures de calcul effectuées en 200 heures seulement grâce aux 1000 processeurs en paralléle.

L'espace qui entoure l'avion a été discrétisé en un maillage de 115 millions d'éléments. 7 valeurs physiques (pression, vitesses, température, énergie cinétique, ...) ont été calculé en chaque maille pour chaque pas de temps, soit 140 millions d'équation à résoudre pour l'ensemble du calcul.

© Dassault

Cancérologie

De plus en plus utilisée en milieu hospitalier, la tomographie par émission de positons (TEP) est un examen d’imagerie médicale dont l’interprétation des données reste encore complexe. En vue d’optimiser cette analyse et d’extraire l’information physiologique la plus pertinente, les chercheurs travaillent sur des programmes de simulation numérique, qui se heurtent aujourd’hui aux limites du temps de calcul.

Le CEA-SHFJ (Service hospitalier Frédéric Joliot) a donc installé la plateforme de simulation GATE, permettant de modéliser des examens TEP, sur le supercalculateur Tera 10 situé au centre CEA de Bruyères-le-Châtel. La simulation a permis de reproduire de manière tout à fait réaliste la distribution d’un traceur utilisé en TEP dans le cadre de diagnostic en cancérologie. Ce premier résultat de simulation permet d’envisager, à moyen terme, une optimisation dans le traitement des données TEP et une personnalisation au patient des protocoles d’acquisition de ces examens.


© CEA

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