Navigation path

Left navigation

Additional tools

Commission européenne - Fiche d'information

Calcul à haute performance et initiative EuroHPC

Bruxelles, le 11 janvier 2018

Questions et réponses

Qu'est-ce que le calcul à haute performance et le calcul à l'échelle exa?

Le calcul à haute performance (HPC) est une branche de l'informatique qui consiste en des tâches scientifiques et d'ingénierie exigeant tellement de ressources que les calculs ne peuvent être effectués à l'aide d'ordinateurs à usage général. Les machines utilisées pour le HPC sont souvent appelées supercalculateurs.

La prochaine frontière du calcul à haute performance est l'échelle exa (c'est-à-dire au moins 1018 ou 1 milliard de milliards de calculs par seconde) et devrait être atteinte autour de 2021-2022.

Quel type de problèmes scientifiques, industriels et sociétaux le HPC permet-il d'aborder?  

Étant donné son caractère interdisciplinaire et le moyen qu'il offre de traiter de gros volumes de données et d'effectuer des calculs complexes, le HPC est essentiel pour aborder un large éventail de problèmes scientifiques, industriels et sociétaux.

  1. Sciences de la Terre et climat

Le HPC est à la base des études et projections climatiques car il permet de faire des prévisions météorologiques plus précises et en temps réel, de prévoir et gérer les catastrophes naturelles de grande ampleur comme les ouragans destructeurs, ou d'étudier le comportement des océans. Les mauvaises conditions météorologiques ont causé la mort de 149 959 personnes ainsi que 270 milliards d'euros de dommages économiques en Europe entre 1970 et 2012. Les prévisions météorologiques dépendent largement de la simulation numérique sur supercalculateur. Plus celui-ci est puissant, plus les spécialistes du climat peuvent prévoir précisément la force et la trajectoire des tempêtes et des inondations et faciliter la prise de décisions comme déclencher les systèmes d'alerte rapide à temps pour évacuer la population et sauver des vies humaines.

Les technologies HPC autorisent aussi une simulation du changement climatique en résolution toujours plus élevée (par exemple, par l'étude du comportement des océans) et un contrôle plus précis de l'évolution des ressources terrestres. Le HPC améliore également nos connaissances des processus géophysiques et de la structure intérieure de la Terre, ce qui nous permet de mieux comprendre les catastrophes naturelles, par exemple les séismes. Pour établir les cartes des risques sismiques, les sismologues utilisent les données sur les mouvements du sol enregistrées par plus de 10 000 sismomètres installés dans le monde, mais il n'est possible de traiter un tel volume de données qu'à l'aide d'infrastructures HPC puissantes.

  1. Énergies sûres, propres et efficaces

Le HPC est un outil essentiel pour concevoir des parcs d'énergies renouvelables ou des matériaux photovoltaïques de haute performance, tester des formes de matériaux nouvelles et plus efficaces pour panneaux solaires mais aussi optimiser les turbines pour la production d'électricité. Par exemple, il est possible de prévoir la viabilité commerciale des fermes éoliennes du fait de la précision de l'évaluation des ressources éoliennes, de la conception des fermes et de la simulation des vents à court terme et micro-échelle permettant d'anticiper la production journalière d'énergie. Pour le secteur de la production d'énergie éolienne, le HPC est un outil indispensable, surtout sur des sites où le terrain présente des caractéristiques complexes.

Grâce à l'énergie de fusion, les centrales nucléaires actuelles pourraient être remplacées par une source d'énergie plus sûre, plus écologique et virtuellement inépuisable. Dans les réacteurs à fusion expérimentaux actuels, on recourt au HPC pour simuler et maîtriser le comportement du plasma de fusion, y compris les instabilités, le transport turbulent, l'interaction plasma-paroi et l'échauffement.

  1. Santé, évolution démographique et bien-être

Le HPC est un vecteur de développement de nouvelles formes de médecine. La médecine personnalisée et de précision dépend largement du HPC pour ce qui est de traiter les informations concernant les gènes, les protéines et l'environnement des patients afin de prévenir, diagnostiquer et traiter les maladies. Par exemple, en matière de cancer, chaque maladie a ses propres caractéristiques génétiques qui donnent aux cellules et tissus tumoraux un caractère unique, avec des tendances et des vulnérabilités spécifiques. La médecine personnalisée et de précision permettra d'orienter les patients vers le traitement approprié et de répondre précisément à leurs besoins.

Le dépistage précoce des maladies rares est un autre problème que le HPC permet d'aborder de façon plus efficace. Grâce aux technologies HPC, le diagnostic et les analyses qui prennent actuellement des semaines pourraient être effectués en quelques jours.

Le HPC permet aussi une analyse plus rapide et plus efficace des séquences génomiques. Environ 4 100 maladies génétiques touchent aujourd'hui les humains et constituent l'une des principales causes de mortalité infantile.

En matière de recherche biomoléculaire, le HPC sert également à étudier la dynamique des biomolécules et des protéines dans les cellules du corps humain, ce qui est capital pour traiter plus efficacement les maladies auto-immunes, mais aussi le cancer et le diabète. S'agissant de la recherche sur le cerveau, par exemple dans le cadre du projet phare FET «Cerveau humain», le HPC est utile à la simulation et à la modélisation multi-échelles et en haute résolution pour permettre de comprendre l'organisation et le fonctionnement du cerveau humain.

Dernier point, mais non le moindre, le HPC est la pierre angulaire du développement de nouveaux médicaments. Un médicament exige entre 10 et 17 ans pour être mis au point et implique des coûts en augmentation constante, ce qui en fait un produit de plus en plus onéreux pour les entreprises comme pour les patients. Or il est possible d'accélérer considérablement l'expérimentation de molécules candidates par le recours au HPC. Celui-ci peut aussi contribuer à redéfinir les indications de médicaments existants pour cibler de nouvelles pathologies. Cela contribuera à améliorer le traitement des patients comme à faire fortement baisser les coûts du processus.

  1. Sécurité alimentaire, agriculture durable, recherche marine et bioéconomie

Le HPC est indispensable pour développer une agriculture plus durable en optimisant la production de denrées, en analysant les facteurs de viabilité et en maîtrisant les fléaux, le contrôle des maladies et les effets des pesticides. Des applications basées sur le HPC utilisent par exemple des étiquettes d'identification par radiofréquence (RFID) qui peuvent conserver et fournir automatiquement une masse de données sur le taux d'humidité, le poids et la position GPS d'une balle. À l'avenir, des micro-étiquettes de la taille des particules du sol seront largement déployées afin de déterminer des paramètres comme l'humidité et la pression des maladies, voire si la culture peut être récoltée ou pas.

Les technologies HPC peuvent aussi contribuer à une gestion plus efficace des ressources aquifères et agricoles et aider les populations vulnérables d'une région par l'amélioration de leurs capacités de gestion et de réaction en cas de sécheresse.

  1. Cybersécurité et défense

Le HPC est également essentiel pour la sécurité nationale et la défense, par exemple lorsqu'il s'agit de mettre au point des techniques de cryptage complexes, de repérer et contrer les cyberattaques, de déployer une criminalistique efficace ou d'effectuer des simulations nucléaires.

En matière de cybersécurité, le HPC, combiné à l'intelligence artificielle et aux techniques d'apprentissage automatique, permet de détecter tout comportement étrange des systèmes, les menaces intérieures et les fraudes électroniques, de repérer très tôt les cyberattaques (en quelques heures au lieu de plusieurs jours) ou les utilisations potentiellement abusives des systèmes et de prendre des mesures automatisées immédiates afin d'intervenir avant que les actes hostiles ne soient commis.

De même, on recourt de plus en plus au HPC pour lutter contre le terrorisme et la criminalité, par exemple pour la reconnaissance faciale ou la détection des comportements suspects dans les espaces publics très fréquentés.

  1. Urbanisme intelligent, écologique et intégré

Les technologies HPC contribuent au développement de villes plus intelligentes grâce à un contrôle plus efficace des grandes infrastructures de transport qui exigent une analyse en temps réel d'énormes volumes de données.

Le développement des véhicules autonomes, par exemple, sera tributaire du HPC car ces véhicules utilisent un large éventail de données pour contrôler et optimiser constamment la navigation, l'état de la route, celui du véhicule ainsi que le confort et la sécurité des passagers. Les voitures sans chauffeur échangeront en permanence des données avec des systèmes de gestion et de supervision et se synchroniseront avec de grandes bases de données les alimentant constamment en informations en temps réel sur l'environnement local, la situation du trafic, les alertes d'urgence et les conditions météorologiques.

  1. Cosmologie et astrophysique

Les scientifiques utilisent le HPC pour observer l'espace avec plus de précision, simuler les événements violents consécutifs au grand boum originel qui peuvent avoir produit des ondes gravitationnelles, détecter des supernovas et des systèmes stellaires binaires ou comprendre la matière noire et l'énergie noire.

Quelle est l'importance du HPC pour le marché unique numérique?

Le but du marché unique numérique est d'abattre les barrières virtuelles pour passer de 28 marchés nationaux à un seul. Un marché unique numérique totalement opérationnel pourrait contribuer à l'économie de l'UE à hauteur de 415 milliards d'euros par an et créer des centaines de milliers d'emplois. Le HPC a un énorme potentiel en termes de création d'emplois dans la perspective du marché unique numérique.

Le HPC est notamment un facteur essentiel pour la numérisation, l'innovation et la compétitivité dans l'industrie. L'environnement EuroHPC donnera à l'industrie européenne, et en particulier aux petites et moyennes entreprises (PME), un meilleur accès aux supercalculateurs aux fins du développement de produits innovants.

Du fait de sa capacité de traitement de volumes énormes de données en temps réel, le HPC est un des éléments essentiels d'une économie dynamique fondée sur les données et d'un écosystème de calcul exaflopique et de mégadonnées intégré qui permettra à l'UE d'en tirer le meilleur parti, tout en assurant un niveau élevé de protection et de sécurité des données. L'infrastructure EuroHPC permettra le traitement de données sensibles en Europe, tout en préservant leur confidentialité ainsi que les droits de propriété, d'accès et d'exploitation les concernant en Europe.

Pourquoi est-il nécessaire que l'UE prenne une initiative concernant le HPC?

Malgré les efforts et les investissements réalisés jusqu'à présent, l'UE ne dispose pas des supercalculateurs les plus performants, et ceux qu'elle utilise font appel à des technologies non européennes. L'offre de temps de calcul disponible ne peut satisfaire une demande toujours croissante. Afin d'y remédier, les chercheurs et industriels européens traitent toujours davantage de données à l'extérieur de l'UE, ce qui peut entraîner des difficultés liées à la confidentialité, à la protection des données, aux secrets commerciaux et à la propriété des données, en particulier dans le cas d'applications sensibles.

La chaîne de fourniture de technologie HPC européenne est faible, et l'intégration des technologies européennes dans les machines HPC en service demeure insignifiante. En l'absence de perspectives allant clairement dans le sens d'un marché porteur et de la vente d'une machine à l'échelle exa au secteur public, les fournisseurs européens ne prendront pas le risque de développer leurs propres machines.

En outre, à l'heure actuelle, chaque État membre investit isolément dans le développement et l'acquisition d'une infrastructure HPC. Malgré des investissements importants tant au niveau national qu'à celui de l'Union, l'Europe est clairement, par rapport à ses concurrents américains, chinois ou japonais, en situation de sous-investissement dans le HPC, le défaut de financement se situant entre 500 et 750 millions d'EUR par an. L'ampleur des ressources et des investissements financiers nécessaires pour mettre en place un écosystème HPC viable à l'échelle exa est aujourd'hui telle qu'aucun pays d'Europe ne peut à lui seul le réaliser dans des délais compatibles avec ceux tenus par les concurrents hors UE. Il convient donc que les États membres coordonnent leurs stratégies d'investissement dans le HPC au niveau européen et regroupent leurs ressources.

Il est impératif de rationaliser et de mutualiser les efforts à l'échelon de l'UE. Une infrastructure partagée et l'utilisation commune des capacités existantes profiteraient à tous, grandes entreprises, PME, chercheurs, secteur public et plus particulièrement les (petits) États membres qui ne disposent pas d'infrastructures HPC nationales autonomes. Cela permettrait notamment de garantir l'accès indépendant de l'UE aux meilleures technologies HPC.

Qu'est-ce que l'initiative EuroHPC?

Le 10 mai 2017, dans la communication sur l'examen à mi-parcours de la stratégie pour un marché unique numérique, la Commission européenne a confirmé ses projets d'investissement dans le HPC et a fait part de son intention de proposer un nouvel instrument juridique établissant un cadre de passation de marchés publics en vue d'une infrastructure intégrée de données et de supercalcul exaflopique pour l'UE. L'objectif est de trouver une formule efficiente pour que l'UE et les États membres investissent conjointement en vue de créer, pour le HPC et les mégadonnées, un écosystème européen de premier plan en termes de technologie, d'application et de compétences, s'appuyant sur une infrastructure de données et de calcul à haute performance de classe mondiale.

L'initiative permettra l'acquisition conjointe de machines HPC assurant l'accès de tous les États membres à des supercalculateurs présentant des performances comparables aux meilleures machines du monde. Ces machines, intégrées dans une infrastructure paneuropéenne, seront disponibles pour les chercheurs scientifiques et industriels et le secteur public, où qu'ils se trouvent. La disponibilité et l'accessibilité accrues de ressources HPC de pointe inciteront les utilisateurs à maintenir leurs activités et données en Europe, contribuant ainsi à conserver le savoir-faire et le potentiel humain critiques dans les États membres.

Pourquoi la Commission propose-t-elle une entreprise commune pour mettre en œuvre l'initiative EuroHPC?

Les instruments de financement actuels s'avèrent limités lorsqu'il s'agit de les appliquer à une coopération d'une telle ampleur en matière de supercalculateurs. Il est ressorti d'une analyse d'impact qu'il est préférable de mettre en œuvre l'initiative EuroHPC au moyen d'une entreprise commune. Cet instrument juridique permet d'unir ses forces à celles des États membres pour soutenir le développement d'une infrastructure paneuropéenne de calcul à haute performance et de données. Il répondra à trois besoins urgents:

  • acquérir et déployer en Europe, dans des délais compétitifs, une infrastructure HPC pré-exaflopique;
  • la mettre à la disposition des utilisateurs publics et privés aux fins du développement d'applications scientifiques et industrielles de pointe;
  • soutenir le développement en temps utile de technologies HPC européennes de prochaine génération et leur intégration dans des systèmes exaflopiques dans des délais compétitifs par rapport à la concurrence mondiale.

L'entreprise commune EuroHPC permettra de combiner efficacement l'acquisition conjointe et la copropriété de supercalculateurs, ainsi que l'investissement dans le développement de technologies adaptées aux machines acquises, entre la Commission et les États membres.

Quels seront les membres de l'entreprise commune EuroHPC?

Il y aura deux catégories de membres de l'entreprise commune EuroHPC: les membres publics et les membres privés. Les membres publics seront l'Union européenne (représentée par la Commission européenne) et les 13 États membres et pays associés qui ont déjà signé la déclaration EuroHPC. Les autres États membres et pays associés pourront rejoindre l'entreprise commune à tout moment.

Les membres privés de l'entreprise commune seront des représentants des acteurs du HPC et des mégadonnées, venant notamment d'universités et d'entreprises. Deux PPP contractuels (ETP4HPC et Big Data Value Association) ont soumis des lettres de soutien à la mise en œuvre de l'entreprise commune EuroHPC.

L'entreprise commune EuroHPC devrait débuter ses activités en 2019 et les poursuivra jusqu'à fin 2026.

Quel est le budget de l'entreprise commune EuroHPC?

L'entreprise commune EuroHPC sera gérée conjointement par ses membres. La contribution financière de l'Union couvrira les coûts administratifs et opérationnels à hauteur de 486 millions d'EUR, par des engagements budgétaires dans le cadre financier pluriannuel et plus spécifiquement au titre d'Horizon 2020 et du mécanisme d'interconnexion en Europe.

Un montant égal sera apporté par les États participants à EuroHPC, dans le cadre de leurs programmes nationaux concernant le HPC. Les entités privées devront également apporter des contributions en nature au titre de leur engagement actuel dans les partenariats public-privé contractuels ETP4HPC et BDVA.

Avec un budget total d'environ un milliard d'euros, l'entreprise commune fonctionnera jusqu'en 2026.

L'entreprise commune EuroHPC apportera un soutien financier sous forme de passation de marchés ou de subventions de recherche et d'innovation octroyées à la suite d'appels ouverts et concurrentiels. Ces appels seront analogues à ceux organisés par la Commission dans le cadre d'Horizon 2020 ou pour des projets d'innovation.

Quel est le lien entre le HPC, l'intelligence artificielle et les technologies d'apprentissage profond?

Les technologies d'apprentissage profond sont facilitées par le recours au HPC. Les capacités de supercalcul conjuguées à l'intelligence artificielle permettent un apprentissage automatique plus rapide et plus efficace, lequel permet à son tour d'élaborer des solutions plus innovantes et des technologies qui améliorent notre vie quotidienne.

Récemment, l'utilisation de l'intelligence artificielle et des techniques d'apprentissage profond en combinaison avec le HPC a également conduit à des avancées majeures dans des domaines tels que la segmentation des images (reconnaissance de formes), la reconnaissance vocale (reconnaissance et traduction du signal parlé en texte par des ordinateurs) ou les voitures sans conducteurs.

La combinaison du HPC, de l'intelligence artificielle et des technologies d'apprentissage profond est importante pour des domaines tels que la cybersécurité, car elle permet de détecter à un stade précoce le comportement étrange d'un système, les menaces intérieures et les fraudes électroniques ainsi que d'autres types de cyberattaque (en quelques heures au lieu de plusieurs jours). Elle permet aussi de repérer les utilisations potentiellement abusives des systèmes et de prendre des mesures automatisées immédiates avant que les actes hostiles ne se produisent.

Pour en savoir plus

Communiqué de presse «L'Europe investit dans les supercalculateurs».

 

 

MEMO/18/3

Personnes de contact pour la presse:

Renseignements au public: Europe Direct par téléphone au 00 800 67 89 10 11 ou par courriel


Side Bar