Réduction Topologique de Données 3D Scientifiques In-Situ – TORI

Les méthodes scientifiques modernes reposent de manière importante sur les simulations 3D de grande-échelle. Cependant, les vitesses actuelles de génération de données sont bien plus élevées que les vitesses de stockage (5 ordres de grandeurs sur un supercalculateur typique). Ce déséquilibre constitue un goulot d'étranglement majeur en calcul scientifique, de telle sorte que la plupart des données générées par une simulation n'est pas sauvegardée sur disque, et reste donc non-visualisée, non-explorée et non-analysée. TORI s'attaque à ce goulot d'étranglement en introduisant la prochaine génération d'outils de réduction de données pour les données scientifiques 3D large-échelle.
L'angle d'attaque de TORI repose sur des avancées importantes et originales en analyse topologique de données (ATD), une classe de techniques popularisée en visualisation scientifique. TORI s'adresse à la réduction de données de deux manières: (i) au niveau des données, en proposant un framework d'analyse pour des ensembles d'objets topologiques par transport optimal et (ii) au niveau du calcul, en revisitant entièrement l'ATD pour l'adapter au contexte de l'analyse de données in-situ haute-performance. Pour identifier des jeux de données informatifs (i), TORI introduira des méthodes efficaces pour le calcul de distances, de barycentres et l'analyse de trajectoires. Pour effectuer ces analyses à la volée (ii), TORI va re-visiter l'ATD avec des algorithmes parallélisés par tâche, des calculs coarse-to-fine et des compresseurs avec pertes préservant les structures topologiques d'intérêt. TORI sera implémenté en open-source dans le Topology ToolKit, une bibliothèque logicielle de référence en ATD, et sera interfacé avec des composants logiciels standard en calcul scientifique (VTK, ParaView). TORI sera intégré dans des codes de simulation avec Catalyst et évalué sur des cas d'études réels en climatologie, géophysique et astrophysique. TORI aura un impact large sur tous les domaines scientifiques utilisant les simulations 3D large échelle. En combinant transport optimal et ATD d'un manière coarse-to-fine innovante, TORI va établir l'ATD comme un outil standard pour l'analyse d'ensembles de jeux de données large-échelle et ce projet va initier une nouvelle direction de recherche sur le thème de l'analyse de données haute performance.