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Un supercalculateur plus intelligent
Malgré toute la puissance des superordinateurs d'aujourd'hui, aucun n'est assez puissant pour exécuter des algorithmes qui prédisent les conditions météorologiques futures au kilomètre près, une résolution qui permettrait aux chercheurs de modéliser le comportement des nuages, d'améliorer la précision globale des modèles climatiques et de prendre de meilleures décisions politiques sur le réchauffement climatique. Mais maintenant, des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory, à Berkeley, en Californie, ont conçu un nouveau type de superordinateur qui pourrait être suffisamment puissant pour exécuter des modèles avec une précision à l'échelle du kilomètre. De plus, le supercalculateur proposé, qui exploite la technologie de conception de puces des téléphones portables et des lecteurs MP3, serait des centaines de fois plus économe en énergie que tout autre supercalculateur, ce qui le rendrait plus rentable à utiliser.
Essai: Les chercheurs simulent la configuration de l'un des 20 millions de processeurs qui seront utilisés pour construire un superordinateur économe en énergie capable de modéliser le changement climatique avec une résolution kilométrique.
À l'heure actuelle, avec les superordinateurs, l'argent est l'obstacle à la construction d'un système plus important pour s'attaquer à des problèmes plus importants, selon John Shalf , informaticien au Lawrence Berkeley National Laboratory. En utilisant la technologie d'aujourd'hui, un superordinateur capable d'exécuter des modèles climatiques à haute résolution produirait une facture énergétique d'environ 150 millions de dollars par an, explique Shalf. Mais en construisant un superordinateur avec des processeurs affinés pour économiser de l'énergie, similaire à l'approche utilisée dans l'industrie de l'électronique mobile, Shalf et ses collègues s'attendent à pouvoir faire fonctionner un superordinateur pour une fraction du coût.
Le superordinateur de Berkeley fait partie d'un effort des climatologues pour apporter plus de puissance de calcul à des modèles climatiques très complexes. Plus tôt ce mois-ci, le National Center for Atmospheric Research, à Boulder, CO, a annoncé qu'il utilisera un superordinateur IBM pour examiner les effets du changement climatique. Le supercalculateur de Berkeley serait cependant une grande amélioration car il pourrait être beaucoup plus économe en énergie.
Les processeurs à usage général, tels que ceux des ordinateurs personnels, sont devenus suffisamment puissants et bon marché pour que de nombreux chercheurs aient simplement câblé des grappes de ces processeurs standard pour exécuter des tâches de calcul intenses. Bien que cette approche fonctionne pour un certain nombre de problèmes scientifiques, elle échoue pour les modèles climatiques à haute résolution : le calcul nécessite simplement trop de puissance.
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Voyez des scientifiques discuter d'une nouvelle approche du supercalcul à haut rendement énergétique.
Alors qu'un processeur à usage général est conçu pour gérer une gamme d'opérations, un processeur iPod, par exemple, n'est spécialisé que pour un petit nombre de tâches. Les chercheurs de Berkeley ont utilisé un logiciel de Tensilica, un fabricant de puces à Santa Clara, en Californie, qui développe des puces pour Motorola, pour construire un cœur avec uniquement les fonctions nécessaires. En outre, les chercheurs ont conçu sur mesure la mémoire de la puce et la structure de communication entre les cœurs pour réduire les inefficacités et minimiser la consommation d'énergie.
Au total, le supercalculateur comprendra 20 millions de cœurs de traitement. Les chercheurs estiment qu'avec 32 cœurs sur une puce de la taille d'une pochette d'allumettes, l'ensemble du superordinateur remplira un espace de la taille d'un demi-terrain de tennis. D'ici la fin de l'année, les chercheurs espèrent pouvoir simuler un modèle climatique sur des dizaines de carottes. Cette approche permettra aux chercheurs de changer le matériel pour mieux s'adapter au modèle, ainsi que de modifier le modèle pour s'adapter au matériel. Au lieu de construire un ordinateur puis de lui poser un problème scientifique, nous examinons le problème scientifique et construisons un ordinateur adapté au problème, explique Shalf.
Le modèle climatique spécialisé, qui est construit par des chercheurs de la Colorado State University, divise le globe en 20 millions de cellules - une pour chaque processeur - et sera capable de suivre le mouvement des systèmes de tempête et des fronts météorologiques. Les nuages sont les parties du système climatique les moins simulées, explique Michael Wehner, chercheur en climatologie au laboratoire de Berkeley. Et cela a beaucoup de conséquences.
Actuellement, les modèles climatiques estiment le comportement des nuages à une résolution de centaines de kilomètres. Cela signifie que des modèles climatiques similaires produisent des résultats radicalement différents. De plus, les modèles à plus haute résolution sont importants lors de la prise de décisions politiques au niveau régional, dit Wehner. Par exemple, les gouvernements peuvent décider de déplacer ou non les cultures, de prévoir plus d'eau lors de futures sécheresses potentielles ou d'améliorer les infrastructures dans les villes côtières. Des modèles améliorés devraient rendre ces décisions plus faciles à justifier, dit Wehner.
Pourtant, il n'est pas clair si la conception du superordinateur des chercheurs de Berkeley permettra réellement d'économiser de l'argent à long terme, car les coûts de conception et de fabrication peuvent atteindre des millions de dollars. Et alors que les chercheurs approfondissent leurs tests de conception, la conception du système de communication inter-puces pourrait poser des problèmes. Le problème lorsque vous rassemblez un grand nombre [des cœurs] est qu'il y a souvent des inefficacités dans leur agrégation, dit Marc Horowitz , professeur de génie électrique et d'informatique à l'Université de Stanford, à Palo Alto, en Californie. C'est une idée vraiment intéressante, dit-il, mais il n'est pas clair si cela va réussir ou non.