Published August 17, 2020 | Version v1
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Digital sciences and high performance computing

Creators

Description

After an introduction which highlights the stakes of digital sciences and of high performance computing, this publication proposes a large overview of works performed within the CEA within this field which associates computer scientists, digital analysts and physicists. The first part addresses aspects related to computers, software architecture, algorithms and digital methods. The second part present about ten examples of application of high performance computing in the different fields of activity of the civilian CEA: structures in dynamic evolution (earthquakes, industrial accidents), simulation of non destructive controls, turbulence and magnetism in plasmas (from tokamaks to the Sun, astrophysics (evolution and dynamics of galaxies and stars), resolution of the Schroedinger equation for molecules and materials (ab initio methods based on density functionality), molecular dynamics (principles and applications to f elements in solution), advanced force fields, multi-scale coupling and proteins, neutronics and intensive computing, fluid dynamics (simulation of the flow through the assembly grids of PWR), climate modelling, calculation of the quark structure of hadrons, application of Big Data to genomics.

Abstract (French)

L'augmentation continue de la puissance de calcul des ordinateurs est en train de bouleverser la facon d'etudier les systemes physiques complexes, en sciences et en technologie. Le calcul haute performance permet desormais de simuler bon nombre de ces systemes en leur appliquant les lois physiques elementaires, meme si celles-ci sont transcrites dans des equations compliquees ou mettent en oeuvre un grand nombre de variables. Cette evolution deplace le statut epistemologique de l'experience. Certes, cette derniere reste indispensable a la validation des modeles et codes de calcul decrivant un systeme physique, mais la simulation une fois validee peut dans certains cas acquerir une valeur quasiment equivalente a celle d'un resultat experimental, et peut etre utilisee de la meme maniere pour explorer le comportement d'un systeme complexe sans qu'il soit necessaire de recourir a des experiences integrales couteuses. A elle seule, l'evolution des machines n'est pas suffisante pour assurer les progres de la simulation et du calcul haute performance. Il faut accompagner les progres du 'hardware' par des avancees dans le domaine du 'software' et des methodes numeriques de resolution des equations constitutives des modeles. Un des grands defis de la simulation est d'assurer la perennite et la maintenance de codes et plates-formes de calcul dont la duree de developpement est superieure a la duree de vie des machines sur lesquelles ils tournent. La presente monographie decrit le travail mene au CEA dans ce champ immense et pluridisciplinaire, qui associe informaticiens, numericiens et physiciens. Dans une premiere partie de l'ouvrage, le lecteur trouvera ce qui touche aux methodes: architecture des machines, architecture logicielle, algorithmes et methodes numeriques. La seconde partie de l'ouvrage illustre par une dizaine d'exemples les applications du calcul haute performance dans les differents champs d'activite du CEA civil, depuis la dynamique des galaxies jusqu'a la genomique en passant par la simulation des reacteurs nucleaires, tout en mettant en evidence les similitudes des methodes employees dans des domaines si divers.

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Additional details

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Original title (French)
Les sciences du numerique et le calcul haute performance

Publishing Information

ISBN
978-2-281-14377-5
Imprint Pagination
286 p.
Report number
INIS-FR--21-0040

INIS

Country of Publication
France
Country of Input or Organization
France
INIS RN
52007028
Subject category
S97: MATHEMATICAL METHODS AND COMPUTING; S42: ENGINEERING; S73: NUCLEAR PHYSICS AND RADIATION PHYSICS; S79: ASTROPHYSICS, COSMOLOGY AND ASTRONOMY;
Descriptors DEI
ACCIDENTS; ALGORITHMS; ASTROPHYSICS; CALCULATION METHODS; CEA; CLIMATES; COMPUTER CODES; COMPUTERS; DYNAMICS; FLUID FLOW; FLUID MECHANICS; HIGH ENERGY PHYSICS; MATHEMATICAL MODELS; MATHEMATICAL SOLUTIONS; MOLECULES; NEUTRON PHYSICS; NUCLEAR PHYSICS; PLASMA; RESEARCH PROGRAMS; SCHROEDINGER EQUATION
Descriptors DEC
DIFFERENTIAL EQUATIONS; EQUATIONS; FRENCH ORGANIZATIONS; MATHEMATICAL LOGIC; MECHANICS; NATIONAL ORGANIZATIONS; PARTIAL DIFFERENTIAL EQUATIONS; PHYSICS; WAVE EQUATIONS

Optional Information

Notes
266 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses