La simulation haute performance au service de la compétitivité des entreprises mars 2013

Rapport au Commissariat Général aux Investissements et à la Direction Générale de la Compétitivité, de l’Industrie et des Services
par Gérard Roucairol, Président de Teratec, Président de l’Académie des Technologies

Ce rapport résulte de la mission confiée par le Commissariat Général à l’Investissement (CGI) et la Direction Générale de la Compétitivité, de l’Industrie et des Services (DGCIS) à Gérard Roucairol, Président de Teratec, président de l’Académie des technologies .

Il a pour but de préciser les enjeux de la simulation numérique à haute performance en prenant en compte les évolutions et ruptures technologiques qui sous-tendent les générations actuelles et futures d’ordinateurs (dont celle en particulier de l’exaflop ou 1 milliard de milliards d’opérations arithmétiques par seconde).

Ce rapport a aussi pour objectif de proposer des mesures visant à approfondir et renforcer l’usage du calcul intensif dans les filières économiques où il est déjà utilisé, de l’étendre à de nouvelles filières et augmenter le nombre mais aussi la diversité des acteurs capables de l’employer (PME, ETI, Grands Groupes) tout en favorisant la structuration d’écosystèmes adaptés.

L’étude ne porte pas sur le développement détaillé des matériels et logiciels de base de la prochaine génération de calcul haute performance. Une telle réflexion pourra être trouvée au sein des documents élaborés par la plate-forme européenne ETP4HPC (www.etp4hpc.eu).

De même n’est pas visé ici l’usage de la simulation à haute performance au service de la recherche publique mais bien son utilisation par l’industrie. En particulier ce rapport n’aborde pas la problématique des moyens publics de calcul ouverts à la communauté scientifique et coordonnés au plan national par GENCI.

La réflexion a suivi le cheminement suivant :

1. l’analyse des usages de la simulation à base de calcul intensif et leurs évolutions;

2. l’étude prospective des ruptures technologiques attendues au niveau des ordinateurs (qui conduit, par ailleurs à recommander la mise en œuvre de programmes de recherche dédiés à leur prise en compte);

3. l’établissement d’un programme ambitieux de développement accéléré des usages du calcul intensif.

Entreprises consultées

Les entreprises qui ont été consultées pour la rédaction de ce rapport sont des grandes entreprises utilisatrices suivantes :

Dassault-Aviation : MM Jean Sass, Bruno Stoufflet

EADS : Mr Jean Botti

L’Oreal : MM Jacques Playe, Bernard Querleux

Renault : MM Olivier Colmard, Jean-Marc David, Eric Landel, Eric Souchard

Safran : Mr Vincent Garnier

Total : MM Jean François Minster, Philippe Ricoux

Contributeurs

Claude Camozzi : consultant

William Jalby : Université de Versailles St Quentin

Hervé Mouren : Teratec

Christian Saguez : Académie des Technologies

Stéphane Valois : DGCIS

Recommandations

Recommandation n°1

Maintenir et renforcer l’avance française en matière de simulation en mettant en place les programmes de recherche pour améliorer et étendre à de nouveaux usages ou nouveaux secteurs d’application dans les entreprises, les méthodes de simulation.

Trois actions majeures de Recherche et Développement sont à considérer : l’amélioration des méthodes de simulation existantes et la mise au point de nouvelles s’appuyant sur une algorithmique prenant en compte le parallélisme massif; la construction de bibliothèques « métier » ou dédiées au traitement de certains types de modèles pour diversifier les domaines d’application de la simulation et son usage par le plus grand nombre;le développement des outils de programmation des architectures à parallélisme massif.

Ces actions devront privilégier des approches de co-conception entre producteurs de technologie et concepteurs d’application.

Recommandation n°2

Au niveau national mettre en place un programme volontariste de développement de la simulation à haute performance tournée vers l’industrie. Ce programme devrait s’appuyer sur la création d’un Centre National de Référence de la Simulation associant les représentants des différents acteurs afin d’animer, coordonner et suivre la pénétration de la simulation haute performance dans le tissu industriel français.

La structure de ce centre national pourrait s’inspirer de ce qui a été fait en matière de promotion de l’usage des RFID (CNRFID, www.centrenational-rfid.com ), ou encore en matière de santé et de soins à domicile (CNR Santé www.cnr-sante.fr).

Recommandation n°3

Au niveau local permettre aux PME et ETI d’accéder concrètement aux bénéfices de la simulation et aux moyens de traitement informatique nécessaires.

Pour atteindre cet objectif il convient de disposer dans les territoires de structures de référence régionales, labellisées comme telles par l’État et le Centre National afin de fournir un service de conseil professionnel et contractualisé en matière d’usage de la simulation et d’accès au moyens de calcul à distance. Le coût pour les PME de ces contrats de conseil doit être abaissé par des subventions versées à la structure de référence (voire à l’offreur de services Cloud), et dispensées soit par l’État soit par les collectivités territoriales.

Le modèle de financement peut être proche de celui utilisé par le programme Captronic (www.captronic.fr) pour diffuser l’usage des circuits intégrés.

Recommandation n°4

Former pour pouvoir recruter en qualité et en quantité des compétences individuelles nécessaires à l’accroissement de l’usage de la simulation à haute performance.

Les grands centres de regroupement d’institutions universitaires ou d’enseignement (PRES et successeurs) doivent disposer d’une formation de Master qui soit consacrée à la fois à la Modélisation mathématique à l’Informatique du calcul intensif. Le Master MIPHS porté par l’Université de Versailles Saint Quentin en coopération avec l’École Centrale Paris et l’ENS Cachan est un excellent exemple à suivre et à généraliser.

Il convient aussi de s’assurer que l’ensemble des cursus universitaires ou d’écoles d’ingénieurs à vocation technique comportent pour le moins un module d’initiation.

Le Centre national de référence devra lui, s’assurer d’une bonne couverture du territoire national en matière de formation de tous types et pourrait se voir confier l’élaboration de cursus de référence.