Relever les défis sociétaux grâce à l’informatique de pointe
Les défis complexes nécessitent des solutions complexes. Une solution consiste à appliquer des méthodes MSO. Elle s’est avérée efficace pour résoudre des problèmes tels que la prédiction de la pollution atmosphérique et du changement climatique, améliorer le processus de filtration pour obtenir de l’eau potable, et optimiser les méthodes utilisées pour la radiothérapie conformationnelle avec modulation d’intensité. Ces méthodes très complexes sont typiquement élaborées en recourant aux outils TIC les plus avancés, dont le calcul à haute performance (CHP) et les mégadonnées. Bien qu’elles soient utiles, les méthodes MSO sont complexes et nécessitent l’aide d’experts qualifiés qui sont assez rares sur le marché. Pour contribuer à combler cette lacune, le projet MSO4SC, financé par l’UE, a créé une infrastructure électronique destinée à optimiser l’utilisation des méthodes MSO. «À la base, nous voulions utiliser des logiciels complexes appelés cadres mathématiques, en combinaison avec le CHP et la technologie en nuage, afin d’optimiser les ressources utilisées», a déclaré Francisco Javier Nieto De Santos, coordinateur du projet. «En même temps, nous avons fourni des interfaces pour utiliser ces cadres mathématiques qui ne nécessitent pas de connaissances approfondies des technologies de la part des utilisateurs.» Simplifier les simulations Afin de garantir que les cadres finaux correspondaient aux véritables besoins des utilisateurs, les chercheurs du projet ont commencé en s’entretenant avec les parties prenantes concernées, à savoir les mathématiciens et les utilisateurs de l’application pilote. Dans le cadre de l’ EU-MATHS-IN, un important réseau européen de mathématiciens appliqués, les chercheurs ont organisé des ateliers et un mini-symposium afin de laisser ces parties prenantes tester et commenter les cadres en cours de développement. En moins de 24 mois, ce processus a mené à l’amélioration de trois cadres mathématiques (FEniCS, Feel++ et OPM) et de six applications abordant différents domaines (prévision de la qualité de l’air, conception de moteurs éoliens pour une énergie propre, conception d’aimants à haute intensité énergétique, détection/traitement des maladies neurodégénératives, etc.). Chacun de ces cadres et applications a été adapté pour répondre aux besoins spécifiques du projet. «Nous avons entrepris de faire beaucoup de choses, et la pression était très forte, mais nous sommes parvenus à nous concentrer et à fournir une bonne infrastructure électronique qui peut être utilisée par des personnes ayant différents centres d’intérêt et niveaux de connaissance», explique M. Nieto De Santos. «Nous disposons désormais d’une solution qui fonctionne assez bien et qui peut servir à présenter de bonnes démonstrations.» Tous les cadres et applications peuvent être déployés en utilisant des conteneurs et être exécutés via le portail MSO4SC. Selon M. Nieto De Santos, ce portail, intégré à un gestionnaire des ressources, est le résultat le plus important du projet. «Le portail simplifie l’exécution des simulations, ce qui signifie que l’utilisateur final doit simplement veiller à configurer les entrées de la simulation et laisser l’orchestrateur gérer l’utilisation des ressources», ajoute-t-il. Pionniers Le principal héritage du projet est une infrastructure électronique opérationnelle pour les mathématiciens et les personnes qui souhaitent lancer des applications basées sur une simulation mathématique. Toutefois, le projet MSO4SC est également remarquable, car c’est l’un des premiers à utiliser une combinaison de CHP et des ressources typiques du nuage pour exécuter un logiciel conteneurisé fondé sur les mathématiques. «Nous sommes des pionniers dans l’utilisation de conteneurs en plus du CHP», conclut M. Nieto De Santos. «Je pense qu’il s’agit d’un modèle important qui illustre la manière dont nous pouvons parvenir à un nuage européen pour la science ouverte entièrement intégré où les scientifiques peuvent utiliser n’importe quel type de ressource de façon transparente.» Le projet étant terminé, les chercheurs travaillent désormais à attirer davantage d’utilisateurs sur le portail en améliorant les applications actuelles, en ajoutant de nouvelles fonctionnalités et en faisant connaître ses bénéfices.
Mots‑clés
MSO4SC, modélisation simulation et optimisation, MSO, calcul à haute performance, CHP, technologie en nuage, TIC, mathématiques