Un scientifique accélère le HPC du CERN grâce aux GPU et à l'IA

Note de l'éditeur : cela fait partie d'une série présentant des chercheurs qui font progresser la science grâce au calcul haute performance.

Maria Girone étend le plus grand réseau mondial d'ordinateurs scientifiques avec le calcul accéléré et l'IA.

Depuis 2002, le doctorat. en physique des particules a travaillé sur une grille de systèmes répartis sur 170 sites dans plus de 40 pays qui soutiennent le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, lui-même sur le point de subir une mise à niveau majeure.

Une version à haute luminosité de l'accélérateur géant (HL-LHC) produira 10 fois plus de collisions de protons, générant des exaoctets de données par an. C'est un ordre de grandeur de plus que ce qu'il a généré en 2012 lorsque deux de ses expériences ont découvert le boson de Higgs, une particule subatomique qui a validé la compréhension des scientifiques de l'univers.

Girone a adoré la science dès ses premiers jours dans le sud de l'Italie.

"À l'université, je voulais en savoir plus sur les forces fondamentales qui régissent l'univers, alors je me suis concentrée sur la physique", a-t-elle déclaré. "J'ai été attiré par le CERN parce que c'est là que des personnes de différentes parties du monde travaillent ensemble avec une passion commune pour la science."

Niché entre le lac Léman et les montagnes du Jura, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire est un lien pour plus de 12 000 physiciens.

Son anneau de 27 kilomètres est parfois appelé l'hippodrome le plus rapide du monde car les protons l'entourent à 99,9999991 % de la vitesse de la lumière. Ses aimants supraconducteurs fonctionnent près du zéro absolu, créant des collisions qui sont brièvement des millions de fois plus chaudes que le soleil.

En 2016, Girone a été nommé CTO de CERN openlab, un groupe qui rassemble des chercheurs universitaires et industriels pour accélérer l'innovation et relever les futurs défis informatiques. Il travaille en étroite collaboration avec NVIDIA via sa collaboration avec E4 Computer Engineering, un spécialiste du HPC et de l'IA basé en Italie.

Dans l'un de ses premiers actes, Girone a organisé le premier atelier de l'openlab du CERN sur l'IA.

La participation de l'industrie était forte et enthousiaste à l'égard de la technologie. Dans leurs présentations, les physiciens ont expliqué les défis à venir.

"À la fin de la journée, nous avons réalisé que nous appartenions à deux mondes différents, mais les gens s'écoutaient et faisaient avec enthousiasme des propositions sur ce qu'il fallait faire ensuite", a-t-elle déclaré.

Aujourd'hui, le nombre de publications sur l'application de l'IA à l'ensemble de la chaîne de traitement des données en physique des hautes énergies est en augmentation, rapporte Girone. Le travail attire de jeunes chercheurs qui voient des opportunités pour résoudre des problèmes complexes avec l'IA, a-t-elle déclaré.

Pendant ce temps, les chercheurs portent également des logiciels de physique sur des accélérateurs GPU et utilisent des programmes d'IA existants qui s'exécutent sur des GPU.

"Cela ne serait pas arrivé aussi vite sans le soutien de NVIDIA travaillant avec nos chercheurs pour résoudre les problèmes, répondre aux questions et écrire des articles", a-t-elle déclaré. "Il a été extrêmement important d'avoir des personnes chez NVIDIA qui comprennent comment la science doit évoluer en tandem avec la technologie, et comment nous pouvons tirer parti de l'accélération avec les GPU."

L'efficacité énergétique est une autre priorité pour l'équipe de Girone.

"Nous travaillons sur des expériences sur un certain nombre de projets tels que le portage vers des architectures à faible puissance, et nous sommes impatients d'évaluer la prochaine génération de processeurs à faible puissance", a-t-elle déclaré.

Pour se préparer au HL-LHC, Girone, nommé à la tête de l'openlab du CERN en mars, cherche de nouvelles façons d'accélérer la science avec l'apprentissage automatique et le calcul accéléré. D'autres outils sont également à l'horizon proche et lointain.

Le groupe a récemment obtenu un financement pour prototyper un moteur de création de jumeaux numériques. Il fournira des services aux physiciens, ainsi qu'aux chercheurs dans des domaines allant de l'astronomie aux sciences de l'environnement.

Le CERN a également lancé une collaboration entre chercheurs universitaires et industriels en informatique quantique. La technologie pourrait également faire progresser la science et conduire à de meilleurs systèmes quantiques.

Dans un autre acte de création de communauté, Girone faisait partie des quatre cofondatrices d'un chapitre suisse du groupe Women in HPC. Il permettra de définir des actions spécifiques pour accompagner les femmes dans toutes les phases de leur carrière.

"Je suis passionnée par la création d'équipes diverses où chacun sent qu'il contribue et appartient - ce n'est pas seulement une case à cocher sur les chiffres, vous voulez réaliser un sentiment d'appartenance", a-t-elle déclaré.

Girone faisait partie des milliers de physiciens qui ont capturé une partie de cet esprit le jour où le CERN a annoncé la découverte du boson de Higgs.

Elle se souvient s'être levée à 4 heures du matin pour faire la queue pour une place dans l'auditorium principal. Il n'a pas pu contenir tous les chercheurs et invités qui sont arrivés ce jour-là, mais la joie de l'accomplissement l'a suivie ainsi que d'autres qui regardaient l'événement depuis une salle voisine.

"Je connaissais la contribution que j'avais apportée", a-t-elle déclaré. "J'étais fier d'être parmi les nombreux auteurs du journal, et mes parents et mes enfants étaient également fiers."

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