Aujourd’hui, nos prouesses technologiques ayant comme support l’outil informatique, nécessitent une quantité faramineuse de données à traiter. Rapidement, des problèmes de coût et de durée se posent. Pour mieux faire face à ces contraintes, voyons comment les technologies ont évolué pour palier aux problèmes de traitement de données.

De gros ordinateurs appelés « supercalculateurs » sont utilisés dans quasiment tous les domaines scientifiques, médicaux et techniques, pour résoudre les tâches les plus compliquées en calcul. Jusqu'à très récemment, « la majorité des supercalculateurs  étaient de type  vectoriel, c'est-à-dire, liés par connexion Internet comme s'ils étaient branchés en série. Ils utilisaient des composants spécifiques (donc hors de prix) afin de faire transiter les données vers un puissant processeur central ». Evidemment, ces Ferrari de l'informatique coûtent plusieurs millions d'euros; trop cher pour de nombreux laboratoires ! Mais les choses sont en train de changer…

Afin d'abaisser le coût des supercalculateurs, « les constructeurs se sont tournés vers une architecture de type « parallèle ». Ils emploient, pour cela, plusieurs des  mini-ordinateurs  indépendants, fabriqués à l'aide de composants traditionnels, qui se partagent le travail ». Ainsi, plutôt que de confier tous les calculs à un unique cerveau, on répartit le travail entre plusieurs ordinateurs. La majorité des supercalculateurs, qui fonctionnent sous Linux, est aujourd'hui composée de processeurs accessibles (Itanium d'Intel, Opteron d'AMD, PowerPC d'IBM). Comptant parfois plusieurs milliers de processeurs associés à l'aide d'interfaces à très haute vitesse, ces « méga ordinateurs » disposent d'une redoutable puissance de calcul.

Le principe de répartition du travail a  donné naissance à une autre forme de supercalculateur : la « grille ». Cette fois, il ne s'agit plus d'assembler des mini-ordinateurs indépendants dans de grandes armoires, mais d'associer des machines séparées géographiquement (parfois de plusieurs milliers de kilomètres) reliées en réseau et coordonnées pour travailler ensemble. Par exemple, c'est le choix fait par l'Institut national de recherche en informatique et en automatique (Inria) avec le Grid'5000 associant 5000 processeurs, répartis aux quatre coins de la France. Une machine moins chère que les supercalculateurs parallèles, mais presque aussi puissante.

On a donc réussi à réduire considérablement les coûts en améliorant le système de connexion Internet qui lie les calculateurs entre eux ; type vectoriel transformé en parallèle, puis en grille. Le fait de partager le travail entre plusieurs machines réduit forcément les temps de calculs et permet dans certains cas de défier la concurrence entre les laboratoires de recherche.

Un certains nombre d’expériences ont déjà vu le jour grâce à la mise en commun de milliers de processeurs. Notamment la résolution du problème « nug30 », l'un des problèmes mathématiques les plus ardus qui soit a été résolu à l'aide d'une légion d'ordinateurs reliés par Internet. Quelque mille ordinateurs, répartis aux quatre coins du monde et reliés les uns aux autres par Internet, ont dû plancher pendant un peu moins de sept jours pour venir à bout de ce problème mathématique des plus complexes. Nug30, qui doit son nom à son auteur Christopher Nugent, est un problème d'affectation quadratique. L'objectif est de placer de façon optimale trente "services" sur trente "sites" différents de manière à minimiser le coût du transit entre eux. Plus concrètement, il s'agit de trouver la meilleure architecture d'un hôpital pour limiter la distance parcourue par les patients ou l'arrangement de cadrans dans un cockpit d'avion qui minimisera le mouvement des yeux du pilote. Or, le nombre de possibilités est proprement faramineux.

En moyenne, six cent cinquante machines réparties aux Etats-Unis et en Italie ont été mises à contribution, avec un pic de mille neuf. "Sans cette puissance de calcul, il aurait fallu sept ans à l'algorithme pour résoudre nug30 sur une machine unique".

La recherche ne s’arrête pas là ! En fait, les méga ordinateurs offrent des perspectives pour le moins alléchantes. Ces nouvelles techniques de calcul pourraient servir à régler des problèmes d'optimisation beaucoup moins théoriques. Par exemple, on peut imaginer le développement de codes afin de déterminer rapidement la structure de molécules à des fins thérapeutiques. Le décryptage du génome ou encore l’étude du pliage des protéines ont permis grâce au support informatique toujours plus puissant et rapide de guérir la maladie d'Alzheimer. Dans d’autres domaines, la rapidité de calcul des super ordinateurs parait primordiale lorsqu’il s’agit de prévoir le temps de demain, et les changements climatiques.

Quand on regarde les exemples qui illustrent les possibilités des méga ordinateurs, on se dit qu’il faudrait leur apporter une importance capitale, pour prévoir au plus tôt les catastrophes naturelles et éviter ainsi beaucoup de victimes. Concernant les possibilités d’avancées thérapeutiques, peut-être qu’un jour, nous serons en mesure de connaître tous les mystères des maladies encore incurables aujourd’hui (cancer, VIH,…) et enfin guérir et prévoir ces causes mortelles. Mais les recherches coûtent tellement chères, et prennent tellement de temps qu’il faut agir au plus vite. A savoir, à l’aide de ces méga ordinateurs puissants et rapides en calcul.

 Le réseau Internet joue un rôle essentiel pour créer le lien entre tous ces méga ordinateurs afin de séparer les tâches, et multiplier ainsi la puissance et la rapidité de calcul à un coût le plus minime possible. Un jour, ce seront probablement nos propres ordinateurs personnels que nous mettrons à contribution, au service de la science, au service de recherches médicales.

Liens Internet :

www.01net.com/editorial/264466/go/les-maitres-de-l-univers/ 

www.infoscience.fr/articles/articles_aff.php3?Ref=473