Méthodes de parallélisation pour cinétiques complexes – CINE-PARA

La nécessité de simuler numériquement des phénomènes complexes plus rapidement, ainsi que la définition même dans ce contexte de ce qu'est un phénomène complexe, évolue en phase avec l'amélioration des plates-formes disponibles pour le calcul haute performance. En effet , ce qui autrefois exigeait des heures ou des jours de simulations numériques sur de ``gros'' ordinateurs peut maintenant être exécuté en quelques fractions de secondes sur les ordinateurs portables. Néanmoins, la compréhension des phénomènes réels, le contrôle et l'optimisation des processus et le pilotage de processus industriels proposent de nouveaux défis où i) de meilleures précisions , ii ) l'utilisation de modèles mathématiques plus complexes et plus précis, iii ) des simulations sur des objets d'intérêt plus grands ou iv ) sur des périodes temporelles plus grandes de phénomènes instationnaires sont obligatoires. L'évolution des plates-formes informatiques contribue à résoudre des problèmes plus grands, mais n'y suffit pas néanmoins. Les prochaines grandes architectures de calcul parallèles ont, en effet, un nombre de processeurs (atteignant le million de coeurs ) pour lesquels les méthodes classiques de parallélisme de type ``diviser pour régner'', à savoir les méthodes de décomposition de domaine ou des approches de partitionnement de tâches atteignent leurs limites dans leur capacité à utiliser la totalité de la ressource de calcul avec la même efficacité que celle qui est actuellement atteinte sur les systèmes existants. Il est donc crucial de développer de nouveaux algorithmes complémentaires et robustes qui permettent une efficacité parallèle améliorée et un meilleur passage à l'échelle. Dans le cadre des problèmes instationnaires, étant soit des systèmes différentiels purs ou couplés avec les équations aux dérivées partielles, la direction temporelle amène de nouvelles familles d'algorithmes qui permettent des gains d'efficacité et de vitesse. L'algorithme pararéel en temps (introduit en 2000 par Lions, Maday et Turinici et généralisé dans des articles de Bal et Maday et de Baffico, Bernard, Maday, Turinici et Zerah tous deux publiés en 2002) ainsi que les méthodes de relaxation d'onde ont été introduits dans ce cadre et les partenaires de cette proposition comptent parmi les experts (ou même les initiateurs ) de cette nouvelle direction de recherche. De nombreuses applications ont déjà été traitées démontrant tout le potentiel de ces approches, à la fois pour des problèmes d'évolution simples, y compris des simulations en temps longs pour les systèmes hamiltoniens ainsi que des problèmes d'évolution aux dérivées partielles avec la combinaison avec d'autres approches (décomposition de domaine , contrôle .. ).

Ancré sur ce leadership à l'origine de ces méthodes, augmenté par des partenaires pertinents spécialistes de calcul scientifique à grande échelle et de problèmes sociétaux d'intérêt ce projet vise à développer la recherche dans ce domaine et plus précisément à i) proposer de nouvelles méthodes de parallélisation dans le temps adaptées à de plus grandes classes d'architectures parallèles, ii) en augmenter la compréhension théorique , iii) élargir les domaines d'application y compris sur des problèmes de taille industriel, et iv) accroître leur robustesse par rapport aux conditions d'accès à la mémoire, la latence et les pannes.