Journal de Saclay n°41 - CEA Saclay

3 e TRIMESTRE 2008 > N°41
Centre CEA de Saclay
LE JOURNAL
DOSSIER
Calcul haute performance :
des enjeux colossaux p.3
Produire de l’hydrogène
avec de la lumière p.21
Le Grand récit de l’univers
à la Cité des sciences p.23

Éditorial
Éditeur
CEA (Commissariat
à l’énergie atomique)
Centre de Saclay
91191 Gif-sur-Yvette Cedex
Directeur
Yves Caristan
Directrice de la publication
Danièle Imbault
Rédacteur en chef
Christophe Perrin
Rédactrice en chef adjointe
Sophie Astorg
Iconographie
Chantal Fuseau
Avec la participation de
François Bugeon
Laurent Crouzet
Emilie Gillet
François Legrand
Martine Lochouarn
Daniel Tacquenet
Jean-Paul Visticot
Conception graphique
Mazarine
2, square Villaret de Joyeuse
75017 Paris
Tél. : 01 58 05 49 25
Crédits photos
CEA/ Cadam
CEA / C. Dupont
CEA / iBiTec-S / P. Lebel
CEA / Irfu
CEA / D. Touzeau
CEA / F. Vigouroux
CEA / LSCE
CINES
IBM
IBM / Barcelona Supercomputing
Center
IDRIS / T. Goldmann
Leibnizrechen Zentrum
ONERA
SGI
Tokyo Institute of Technology
N° ISSN 1276-2776
Centre CEA de Saclay
Droits de reproduction,
texte et illustrations
réservés pour tous pays
Sommaire n° 41
Éditorial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p.2
Dossier : Calcul haute performance . . . p.3-19
Des essais de sûreté nucléaire pour l’OCDE p.20
Produire de l’hydrogène avec de la lumière p.21
Greffe chimique rapide pour
revêtement de surface . . . . . . . . . . . . . . . . p.22
Écouter le grand récit de l’univers . . . . . . p.23
Jean Zinn-Justin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . p.24
Alors que les
infrastructures
de calcul haute
performance françaises
et européennes
ont longtemps
été négligées, ce
retard est aujourd’hui en bonne voie
d’être comblé et c’est une excellente
nouvelle pour toutes les sciences, fondamentales
et appliquées.
L’Essonne compte deux grands centres
de calcul, celui du CEA à Bruyères-le-
Châtel et celui du CNRS à Orsay qui
viennent de conjuguer leurs forces. La
nouvelle entité qui en résulte, le Centre
national Jacques-Louis Lions, offrira
désormais un accès unique à ces
ressources. Cette initiative du CEA et du
CNRS, incluse dans la proposition de
Campus de Saclay, renforce la candidature
du site de Bruyères-le-Châtel pour
accueillir un superordinateur encore plus
puissant, capable de traiter un million de
milliards d’opérations à chaque seconde
(dit aussi « pétaflopique »), financé en partie
par l’Union européenne.
La disponibilité de superordinateurs de
visibilité mondiale est un passage obligé
pour faire progresser la recherche. La
simulation numérique, couplant modélisation,
mathématiques, sciences numériques
et informatique, est en effet au cœur des
grands enjeux scientifiques d’aujourd’hui.
Pour le calcul haute performance comme
dans d’autres domaines, les acteurs du
Plateau de Saclay sont mobilisés dans une
dynamique exceptionnelle de rayonnement
scientifique. C’est l’ambition des synergies
et des démarches fédératives initiées par le
pôle mondial de recherche et de formation
qu’ambitionne de devenir le Campus de
Saclay, dont nous aurons l’occasion de
reparler dans le prochain numéro du
Journal du centre CEA de Saclay.
Yves Caristan,
Directeur du centre CEA de Saclay
UNE « MERVEILLE » DE CONFÉRENCE !
La physique théorique se construit lors
de rencontres, comme la conférence
Wonders (merveilles, en anglais) qui a
eu lieu 1 du 23 au 27 juin à Saclay. Ce fut
le lieu de réflexions croisées entre les
spécialistes de la chromodynamique
quantique, c’est-à-dire la théorie utilisée
en physique des particules, et les
théoriciens des cordes, qui veulent
unifier mécanique quantique et relativité
générale. La participation de deux
éminents spécialistes, Daniel Freedman
(professeur au MIT 2 à Boston) et Lance
Dixon (professeur à l’Université Stanford,
Californie), prouve le rayonnement
international de cette manifestation.
La théorie des cordes a connu ces
dernières années une révolution qui a
considérablement simplifié ses méthodes
de calculs. La « merveille » est que cette
approche améliore de façon spectaculaire
les capacités des théoriciens à proposer
des calculs précis pour les phénomènes
qui vont se produire au LHC. Au cours
de la conférence, les deux communautés
ont pu se rapprocher et se nourrir l’une
et l’autre.
François Bugeon
1 - Elle était organisée par le Laboratoire de physique
théorique de l’École normale supérieure et l’Institut de
physique théorique du CEA, de Saclay.
2 - Massachussets Institute of Technology.

DOSSIER
1
CALCUL HAUTE PERFORMANCE :
DES ENJEUX COLOSSAUX
Les avancées scientifiques reposent de plus en plus sur la simulation numérique,
qui suscite en retour des besoins croissants en calcul haute performance.
A l’occasion d’une conférence 1 récente, consacrée à la
simulation prévisionnelle du climat, les scientifiques ont
solennellement appelé à une mobilisation internationale
autour de cette question, à l’échelle de ce qui a été
consenti pour l’exploration du génome humain. Un élément
clé de ce projet d’envergure serait une infrastructure de
calcul réservée aux climatologues du monde entier, d’une
puissance sans commune mesure avec ce qui existe
aujourd’hui. Pour cette seule communauté, il faudrait
multiplier par 100 000 la puissance de calcul aujourd’hui
disponible pour atteindre l’« exaflop », c’est-à-dire le
milliard de milliards d’opérations par seconde. C’est
encore une vue de l’esprit, qui pourrait ne se concrétiser
que d’ici une vingtaine d’années. Mais la route est tracée,
les enjeux sont colossaux.
L’exemple des prédictions climatiques
Aujourd’hui, la simulation du climat se contente d’une
résolution de l’ordre de 200 kilomètres. « L’objectif est
d’atteindre une précision kilométrique, précise Sylvie
Joussaume, directrice adjointe du LSCE 2 . Avec une telle
résolution, il deviendrait possible, par exemple, de prendre
en compte le relief et les nuages et de modéliser les
phénomènes climatiques extrêmes. » L’avènement de
capacités de calcul futuristes permettrait également
d’enrichir la complexité du modèle climatique pour le
rendre plus réaliste qu’il ne l’est aujourd’hui. « Les modèles
actuels décrivent les couplages entre l’atmosphère,
l’océan et la végétation et ne prennent encore que peu en
compte les écosystèmes et le cycle du carbone, explique
Sylvie Joussaume. Alors qu’il faudrait également introduire
de manière plus complète la végétation, la biologie océanique,
le cycle de l’eau et celui du carbone. »
Modélisateurs, mathématiciens
et informaticiens
De nombreuses autres thématiques scientifiques (fusion
nucléaire contrôlée, physique des particules, biologie, etc.)
s’appuient fortement sur la simulation numérique. Celle-ci
ne peut progresser
que si les efforts
des technologues,
des modélisateurs,
des mathématiciens
et des informaticiens
convergent vers un
objectif commun.
2
Le saviez-vous
Les superordinateurs passent sous la toise tous les six mois. La
vitesse de traitement des opérations, mesurée pour un cas test
standardisé, permet d’établir un palmarès, baptisé Top500. Elle
s’exprime en flops (Floating Point Operations Per Second).
Aujourd’hui, l’unité usuelle est le téraflop (un million de millions
d’opérations par seconde) et deviendra bientôt le pétaflop (un
million de milliards d’opérations par seconde). Si l’étymologie de
téra évoque l’image d’un monstre, le suffixe péta n’a qu’une
connotation mathématique : 10 15 est égal à 1 000 5 .
Rêvons un peu : après le pétaflop, viendra l’exaflop, soit mille
pétaflops. C’est ce qui permettra de simuler le fonctionnement
d’un corps humain entier !
3

Calcul haute performance
Après avoir accumulé du retard dans leurs équipements
en superordinateurs, la France et l’Europe se mobilisent
dans ce domaine très compétitif où, très vite, un record
chasse l’autre. La création du Centre national Jacques-
Louis Lions, né de l’union des forces du CNRS et du CEA,
va favoriser la candidature du site de Bruyères-le-Châtel,
pour recevoir, à partir de 2010, un superordinateur du
meilleur niveau mondial, financé en partie par l’Union
européenne.
1 - « Climate world modelling summit for climate prediction » : cette
conférence a réuni des modélisateurs du climat à Reading (Grande-
Bretagne) du 6 au 9 mai 2008. Voir également l’article rapportant les
conclusions de cette conférence dans la revue Nature du 15 mai 2008.
Le saviez-vous
La finance est aussi une grande utilisatrice de calcul haute performance.
Les financiers ont besoin de grandes capacités de calcul
pour explorer de multiples scénarios d’évolution des marchés et
optimiser les portefeuilles boursiers.
1 Installation d’un superordinateur dans le Laboratoire national
Argonne aux États-Unis.
2 Simulation de la tempête exceptionnelle dans l’Atlantique
nord du 30 octobre 1991.
2 - Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement, laboratoire
mixte CEA, CNRS et Université de Versailles-Saint-Quentin.
CALCUL HAUTE PERFORMANCE ET SIMULATION
La simulation numérique permet de réaliser des
« expériences virtuelles » à mi-distance entre expérience
et théorie. Dans de très nombreux cas, le calcul
haute performance en est l’outil incontournable.
La connaissance scientifique progresse par la confrontation
entre expériences et modèles théoriques. La simulation
numérique est une sorte d’expérience virtuelle dont il est
commode de faire varier les paramètres. Elle repose sur un
modèle théorique qui décrit plus ou moins fidèlement
le phénomène réel simulé. Sa mise en œuvre peut être
motivée soit par la collecte d’un grand nombre de résultats,
soit par la validation du modèle théorique qui la fonde.
« La modélisation, les mathématiques et
l’informatique sont des composantes majeures du
calcul haute performance. »
Sans se substituer complètement à l’expérience, elle
permet de réduire son usage, et donc son coût, en
démultipliant ses bénéfices. Avec les progrès fulgurants
des calculateurs, sa pratique s’est généralisée à toutes les
disciplines, fondamentales et appliquées, au point de
devenir en quelque sorte le « troisième pilier » de la
science, aux côtés de l’expérimentation et de la théorie.
Certaines simulations nécessitent le traitement d’un
nombre colossal de données, ou utilisent un modèle
couplant de nombreux phénomènes, ou encore font appel à
des équations particulièrement complexes dont la résolution
numérique nécessite une grande puissance de calcul.
Dans tous ces cas, des temps de calculs qui atteindraient
des milliers d’années avec un ordinateur de bureau
peuvent être ramenés à quelques semaines en recourant
à un superordinateur. Mais le calcul haute performance ne
se résume pas à la technologie du seul superordinateur :
la modélisation, les mathématiques et l’informatique en
sont des composantes majeures.
Des contraintes physiques
Un superordinateur est en réalité composé de très nombreux
calculateurs élémentaires semblables à l’unité centrale
d’un PC, qui sont reliés entre eux. Pour être efficaces,
ceux-ci doivent être capables d’échanger des données à
chaque étape de calcul et de dialoguer avec la mémoire,
sans dégrader la performance intrinsèque du processeur.
Le saviez-vous
Google a installé une plateforme de 500 000 processeurs dans
l’état américain où l’électricité est la moins chère : l’Oregon !
4

5Calcul haute performance
3
3
Le paysage du calcul intensif est largement dominé
par les États-Unis.
Deux fois par an, le site Internet Top500 1 dresse la liste des
cinq cents supercalculateurs les plus puissants du monde.
Il fournit également la possibilité de trier ces calculateurs
par constructeurs, secteurs d’activité, architectures
informatiques, continents ou pays. Si cette liste évolue
très rapidement, on ne peut qu’être frappé d’une réalité
persistante, celle de l’hégémonie des États-Unis. Ils
totalisent quasiment 60% de la puissance déclarée dans
la liste publiée en juin 2008 alors que l’Allemagne, la
Grande-Bretagne et la France ne pèsent que pour 21,2%.
Les États-Unis raflent les cinq premières places, dont la
première avec le supercalculateur « RoadRunner » du
Laboratoire national Los Alamos 2 , qui passe le cap
historique du pétaflop, soit un million de milliards
d’opérations par seconde !
L’hégémonie américaine
En contrepoint de la puissance de calcul installée, il faut
citer la position dominante des constructeurs informatiques
américains. Une situation savamment orchestrée
par une agence fédérale, la NITRD 3 , placée directement
Les accès à la mémoire et la vitesse des
échanges entre processeurs, qui ne peut
pas excéder la vitesse de la lumière, sont
des éléments clés de la performance du
superordinateur. Les liaisons entre calculateurs,
en particulier, doivent être aussi
courtes que possible. C’est là qu’intervient
une autre contrainte qui pèse lourdement
sur la conception de ces machines : les
calculateurs consomment beaucoup d’électricité
et dissipent des quantités de chaleur
phénoménales, qu’il faut absolument
évacuer pour préserver le matériel !
Simulation astrophysique de chercheurs de l’Irfu (Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers du CEA, à Saclay).
PANORAMA MONDIAL DE LA PUISSANCE DE CALCUL
sous l’autorité du Président des États-Unis, qui coordonne
les projets des acteurs majeurs dans ce domaine. L’un
d’entre eux, piloté par la DARPA 4 , vise à produire une
nouvelle génération de calculateurs pétaflopiques à haut
rendement, dédiés à la sécurité nationale, à la recherche
scientifique et à des usages industriels. Ce programme 5
prévoit des aides directes aux industriels américains qui
répondent à des appels à projets pour livrer des systèmes
de pré-série, qui pourront figurer
ensuite au catalogue du
constructeur.
Une compétition
en plusieurs
manches
Au cours de la première année
du programme, en 2002, Cray,
HP, IBM, SGI et SUN se sont
placés sur la ligne de départ,
avec une mise initiale globale
de la DARPA de quelques
millions de dollars. Durant les
trois années suivantes, sont
restés en lice Cray, IBM
4

Calcul haute performance
et SUN, qui se sont affrontés en partageant près de 150
millions de dollars. L’étape suivante, qui court entre 2006
et 2009, est un duel entre IBM et Cray, les deux concurrents
disposant chacun d’un budget d’environ 250 millions
de dollars.
Même si chaque constructeur finance sur fonds propres
des projets de recherche et développement, on peut dire
que les grands programmes contribuent fortement à la
suprématie des Etats-Unis ! La preuve en est le palmarès
industriel (voir ci-dessous) où les entreprises américaines
occupent les premiers rangs, laissant 8,4% de la
puissance mondiale installée au reste du monde !
6
d’un facteur dix, qu’Earth Simulator continue à caracoler
en tête pendant deux ans et demi, une éternité pour ce
genre de palmarès ! Comme son nom le suggère, ce
superordinateur est dédié aux sciences de la Terre (climat,
séismes). Des climatologues français, du CEA notamment,
y font également tourner des simulations depuis plusieurs
années.
5
« Computernik », un spoutnik à la japonaise
En juin 2002, l’irruption du superordinateur japonais Earth
Simulator (simulateur de la Terre) à la tête du Top500 fait
l’effet d’un séisme, non sans rappeler le traumatisme
infligé par les Soviétiques avec le lancement de Spoutnik.
L’avance japonaise est alors si spectaculaire, avec un gain
Vers les dix pétaflops
Aujourd’hui, le Japon relance un grand programme national
visant la construction d’une machine de 10 pétaflops à
l’horizon 2010. Cette génération de superordinateurs
impose des sauts technologiques, comme des liaisons
optiques entre des ensembles de nœuds de processeurs,
voire à plus long terme des réseaux optiques interconnectant
les processeurs eux-mêmes. Ce projet ambitieux, 100%
japonais, mobilise à la fois universitaires et industriels. La
Puissance de calcul déclarée dans la liste du top 500 publiée en juin 2008.
États-Unis : 60%
Allemagne : 8,2%
Grande-Bretagne : 7%
France : 6%
Japon : 4,7%
0% 50% 100%
Puissance de calcul cumulée par constructeur informatique.
IBM : 48 %
HP : 22,4 %
Cray : 6,6%
SGI : 5,9 %
Dell : 5,6 %
SUN : 3,2 %
0% 50% 100%
4
5
6
Un élément de calcul du superordinateur
le plus puissant du
moment.
Superordinateur japonais Earth
Simulator.
Superordinateur « Mare
Nostrum », au Barcelona
Supercomputing Center, installé
dans une ancienne église de
Barcelone.
6

cible scientifique est plutôt cette fois les sciences du
vivant et les nanotechnologies.
La formation, un autre point fort japonais
Serge Petiton, professeur à l’université de Lille, a amorcé
une collaboration avec l’Université de Tokyo (Titech) qui se
traduira notamment par la création, à Titech, d’un laboratoire
mixte du CNRS. « Je suis très impressionné par le
noyau dur de chercheurs de très haut niveau qui travaillent
depuis longtemps sur le calcul haute performance, grâce
à des financements publics planifiés dans la durée »,
témoigne Serge Petiton. « Au sein de la même équipe, on
trouve des spécialistes d’architectures informatiques et de
EUROPE : BIENTÔT DES PÉTAFLOPS EN ESSONNE
En unissant leurs forces par la création du Centre
national Jacques-Louis Lions, le CNRS et le CEA
confortent la candidature française pour recevoir
le premier superordinateur pétaflopique européen.
En 2006, un panel de scientifiques remettait aux décideurs
un argumentaire en faveur du déploiement d’une infrastructure
européenne de calcul haute performance au
meilleur niveau mondial.
Ils soulignaient son rôle
stratégique en faveur de la
science et de l’économie
du continent. Au prix d’un
investissement jugé lourd
à l’échelle d’un pays mais
7
modeste si on le compare
au coût d’un accélérateur de particules. La vision des
scientifiques a aussitôt été reprise à son compte par
l’instance communautaire chargée de sélectionner les
futures infrastructures de recherche d’importance stratégique
> LA PYRAMIDE DES RESSOURCES DE CALCUL
middleware 6 , des physiciens, des numériciens. La formation
est un autre point fort japonais : l’initiation au calcul
haute performance est très vivement encouragée dès le
lycée, a fortiori pendant le cursus universitaire. »
1 - http://www.Top500.org
2 - Ce centre de recherche est dédié à la sécurité nationale, et plus
particulièrement à la dissuasion nucléaire.
3 - Networking and Information Technology Research and
Development (http://www.nitrd.gov).
4 - Defense Advanced Research Projects Agency.
5 - Programme baptisé High Productivity Computing System
(http://www.highproductivity.org).
6 - Middleware : logiciels qui permettent de gérer les entrées de
données et les sorties de résultats.
(« roadmap » ESFRI 1 ), puis par les partenaires européens
de l’initiative PRACE 2 , qui ont décidé dès 2007 la création
de cette infrastructure. Le représentant français dans
cette initiative est GENCI 3 .
Pérenniser les installations
Le projet européen PRACE vise, en 2008-09, à préparer
le déploiement de cette infrastructure, en programmant
l’installation, dans différents pays européens, de trois à cinq
machines pétaflopiques interconnectées. Celles-ci seront
accessibles à l’ensemble de la communauté européenne
via un réseau ou une « grille ». « Le problème sera de pérenniser
au meilleur niveau ces installations », explique François
Robin, un membre du comité technique de PRACE 4 , également
chercheur au CEA. « Nous avons d’ores et déjà programmé
un mécanisme de remises à niveau périodiques. »
Les principaux partenaires de PRACE (l’Allemagne,
l’Espagne, la France, les Pays-Bas et le Royaume-Uni) sont
candidats à l’hébergement des machines et se sont déclarés
prêts à investir davantage que leur part s’ils sont choisis.
De manière imagée, les futures machines « pétaflopiques » sont représentées comme le sommet d’une pyramide figurant l’ensemble
des ressources en calcul, du niveau le plus local (base) au plus global (pointe). À chaque application, correspond un calculateur
optimal, à la fois en coûts et en performances.
7Calcul haute performance

Calcul haute performance
mance dans la communauté scientifique nationale
mais aussi à développer des coopérations au sein
de l’Europe, notamment avec l’Allemagne.
Cette symbiose des efforts confortera la
candidature française portée par GENCI
à l’accueil de superordinateurs européens
dès le lancement du
programme en 2010-11, alternativement
sur les sites de
Bruyères-le-Châtel et
d’Orsay.
8
La candidature française
En France, le CNRS et le CEA ont décidé d’unir leurs
forces en créant en avril dernier le « Centre national
Jacques-Louis Lions de calcul haute performance de
l’Essonne ». Cette entité résulte du rapprochement des
centres de calcul du CNRS (IDRIS 5 ) et du CEA (CCRT 6 ),
dont les superordinateurs seront reliés dès 2008 par une
liaison à très haut débit. S’y ajoutera une « Maison de la
Simulation », qui sera construite sur le Plateau de Saclay.
Ouverte notamment aux universités et à des organismes
de recherche, cette initiative du CEA et du CNRS vise non
seulement à renforcer la diffusion du calcul haute perfor-
1 - Le calcul haute performance
est ainsi apparu sur la « feuille de route »
du forum européen stratégique dédié aux infrastructures
de recherche (European Strategy Forum on
Research Infrastructures).
2 - PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe) est à la fois
une initiative formalisée par un accord et un projet du 7 ème programme
cadre de l’Union européenne.
3 - Grand équipement national de calcul intensif : voir page 9.
4 - Plus précisément responsable du Work Package 7 « Petaflop Systems
for 2009/2010 » du projet PRACE. François Robin est également responsable
technique de GENCI.
5 - IDRIS : Institut du développement et des ressources en informatique
scientifique.
6 - CCRT : Centre de calcul, recherche et technologie.
Le saviez-vous
Jacques-Louis Lions (1928-2001) est un mathématicien français,
membre de l’Académie des sciences, dont l’excellence scientifique
et le dynamisme ont contribué au développement des mathématiques
appliquées en France.
7 Détail d’un processeur.
8 Maquette de futurs bâtiments, dont le TGCC (Très grand centre de calcul)
qui pourra abriter un superordinateur européen et des machines du centre
de calcul du CEA (CCRT), hors de l’enceinte du centre CEA de Bruyères-le-Châtel.
> LA MAISON DE LA SIMULATION,
LIEU D’ACCUEIL ET DE FORMATION
Lieu d’accueil et de formation, la Maison de la Simulation doit
permettre l’appropriation des très grands supercalculateurs par
la recherche, en favorisant notamment la mise au point des
logiciels de simulation capables d’en tirer le meilleur parti.
Des équipes interdisciplinaires, mêlant compétences applicatives,
numériques et informatiques devront pouvoir se constituer
temporairement pour faire progresser une problématique
majeure, à laquelle le calcul haute performance peut apporter
un avantage décisif.
La Maison de la Simulation pourrait notamment accueillir en
résidence des scientifiques de renom international et des
séminaires de haut niveau. Elle accèderait bien entendu aux
moyens de calcul du Centre national Jacques-Louis Lions pour
ses formations et travaux, et à terme, aux supercalculateurs
européens de PRACE.
Visant à animer une véritable « filière simulation », en fédérant
les initiatives existantes, elle devrait développer des collaborations
au niveau européen d’abord, notamment avec le centre de
recherche allemand de Jülich, puis au niveau mondial,
avec des partenaires américains et japonais en particulier.
8

DISTRIBUER LES CALCULS SUR UN INTERNET SURPUISSANT
9
Les superordinateurs ne sont pas tous organisés sur le même
modèle. A chaque application correspond une structure de
calculateur privilégiée. Il est intéressant d’optimiser
l’exploitation des moyens de calcul grâce à une offre diversifiée
de superordinateurs. Il faut donc mettre en place un réseau
performant reliant à la fois les superordinateurs entre eux
et bien sûr, les utilisateurs aux superordinateurs.
Un projet du pôle mondial de compétitivité SYSTEM@TIC
PARIS-RÉGION, Carriocas, a précisément pour objet de développer
une telle infrastructure. Ce réseau à fibre optique à ultra
haut débit (40 gigabits par canal) autorisera des simulations
numériques interactives sur des superordinateurs distants, le
traitement et la visualisation de très gros volumes de données
éloignées, stockées de manière répartie. Dans une première
phase expérimentale, ce réseau doit relier le centre de recherches
d’EDF de Clamart, le centre de calcul du CEA à Bruyères-le-Châtel,
le centre CEA de Saclay et l’INRIA Futurs*, à Orsay.
UNE ORGANISATION
NATIONALE POUR
LA RECHERCHE
Leur volume tient dans quelques armoires mais ils
ont rang de très grands équipements scientifiques :
les superordinateurs de la recherche académique
sont gérés comme des accélérateurs de particules.
Créée en 2007, la société civile GENCI (Grand équipement
national de calcul intensif) coordonne un programme
national d’équipements en calcul haute performance
destinés aux chercheurs du CNRS, du CEA et aux
universitaires. Les heures de calcul sont attribuées par des
comités scientifiques de pairs qui sélectionnent les
meilleurs projets. Ces superordinateurs sont également
ouverts aux industriels.
Carte d’identité
Carriocas : projet du Pôle de compétitivité
SYSTEM@TIC PARIS-RÉGION (Calcul Réparti sur
Réseau Internet Optique à Capacité Surmultipliée)
Objectif : développer un réseau à fibres
optiques à ultra haut débit
Durée : 3 ans à compter d’octobre 2006
Partenaires : Alcatel (porteur du projet),
22 partenaires dont le CEA, le CNRS, Bull, France
Telecom, l’INRIA, l’Université Paris-Sud 11 et
l’Université de Versailles-Saint-Quentin
Moyens humains : 176 hommes/an
* INRIA Futurs : partie de l’INRIA (Institut national de recherche en
informatique et automatique).
Interview de Catherine Rivière,
présidente de GENCI.
GENCI est détenue à 50 % par l’État, représenté par
le Ministère de la recherche et de l’enseignement
supérieur, 20 % par le CEA, 20 % par le CNRS et 10 %
par les Universités.
Journal de Saclay : Quelles sont les ambitions de GENCI
C.R. : La France, comme d’ailleurs l’ensemble des pays
européens, accusait jusqu’à présent un retard important.
GENCI doit permettre à notre pays de rattraper ce retard
en dotant la recherche académique des meilleurs superordinateurs.
C’est en quelque sorte le « bras armé » de la
simulation numérique. Fin 2007, les partenaires de GENCI
disposaient de 21 téraflops. Les investissements de
GENCI et du CNRS vont multiplier par vingt-cinq cette
capacité de calcul début 2009, en la portant à 470 téraflops.
On observe une évolution similaire dans d’autres pays
européens, mais l’effort français est inégalé. De plus,
9Calcul haute performance

Calcul haute performance
10
GENCI est le représentant de la France dans l’initiative
PRACE, son ambition s’inscrit clairement dans le cadre
européen.
JdS : Quelles sont les avancées attendues
C.R. : On peut citer la modélisation complète du génome
humain, et non plus seulement de fragments, l’interaction
entre les protéines et les médicaments et l’invention de
nouveaux matériaux, dont l’expérimentation est guidée
par la simulation numérique. La climatologie
est un autre exemple des forts
enjeux sociétaux que doit servir une
simulation d’excellence. Le calcul haute
performance permettra d’aborder des
problèmes extrêmement complexes ou
que l’on n’imagine même pas pouvoir
résoudre aujourd’hui. Il est également
reconnu comme un élément incontournable
de la compétitivité des entreprises.
Les industries pétrolières, les avionneurs
et équipementiers comme EADS, Safran
et Dassault Aviation, les entreprises du
secteur de l’énergie (EDF, AREVA) partagent des besoins
considérables en calcul intensif. Concevoir des avions ou
des centrales nucléaires, mieux cibler la prospection de
pétrole grâce à des simulations réalistes, tels sont
quelques-uns des enjeux industriels d’aujourd’hui.
9 Calcul de l’écoulement transsonique autour du fuselage et des
ailes en phase de vol (ONERA : Office national de recherche en
aéronautique).
10 Simulation d’une turbine (CINES : Centre informatique national de
l’enseignement supérieur, Montpellier).
UN NOUVEAU SUPERORDINATEUR SUR LE PLATEAU DE SACLAY
Le CNRS vient d’acquérir cette année un superordinateur
IBM, aujourd’hui le plus puissant en France.
Rendez-vous à l’IDRIS, sur le Plateau de Saclay.
Interview de Victor Alessandrini
directeur de l’IDRIS, l’Institut du développement et des ressources
en informatique scientifique du CNRS.
Carte d’identité
IDRIS : centre de calcul du CNRS (Institut du développement
et des ressources en informatique scientifique du CNRS)
Effectif : 42 personnes dont une équipe de 14 ingénieurs
permanents dédiée au support aux utilisateurs
Utilisateurs : 2 000
Laboratoires clients : 250
Nombre de projets par an : 440
11
10

Journal de Saclay : Quel est l’enjeu de votre récente
acquisition
V.A. : Pour quelques mois, nous avons « doublé » le CEA !
Dans le domaine du calcul intensif, chacun a son quart
d’heure de célébrité ! Plus sérieusement, notre objectif est
de pousser le calcul parallèle le plus loin possible. Nous
avons fondé notre choix sur le meilleur rapport « consommation
électrique / puissance de calcul » du marché,
proposé par IBM. La première tranche de 140 téraflops,
déjà opérationnelle, s’inscrit dans la continuité de l’existant
tandis que la seconde, de 70 téraflops, est mise en service
plus progressivement, à partir de cet été. La « migration »
des codes sur cette dernière machine sera plus délicate :
faire « tourner » des programmes sur quarante mille
processeurs, c’est une première en France ! En prévision
de ce travail, nous avons renforcé le support aux utilisateurs
d’une dizaine de personnes supplémentaires.
JdS : Quel est le positionnement de l’IDRIS au sein de
l’Europe
V.A. : Nous avons initié la mise en place du réseau européen
DEISA 1 , qui relie onze sites de calcul haute performance.
Grâce à une offre diversifiée, le réseau aiguille chaque
calcul vers le superordinateur dont l’architecture optimise
le temps de calcul. Le tout de manière transparente pour
l’utilisateur. Aujourd’hui, un dixième des moyens de calcul
de l’IDRIS est attribué à des utilisateurs européens, via
DEISA tandis qu’un dixième des calculs que l’IDRIS a pris
à sa charge est réalisé sur un site partenaire européen.
Par ailleurs, nous soutenons la candidature du CCRT pour
l’accueil d’une première machine européenne « pétaflopique
». Comme le CCRT, l’IDRIS a la stature d’un site
européen et à ce titre, pourrait héberger à son tour une
machine européenne de génération suivante.
1 - DEISA : Distributed European Infrastructure for Supercomputing
Applications.
11 Les rangées d’armoires situées à l’arrière-plan ne représentent
que sept téraflops. Cette machine, trop coûteuse en maintenance
et en consommation électrique, va être démantelée.
Elle est remplacée par dix armoires Blue Gene/P au premier
plan et huit « racks Power 6 », non visibles sur cette photo.
Calcul haute performance
DEISA est un projet d’infrastructure de recherche du 6 ème programme cadre de la Commission européenne. Il rassemble onze
partenaires de sept pays européens (Allemagne, Espagne, Finlande, France, Italie, Pays-Bas, et Royaume-Uni). Le réseau est
entré en service en 2005.
LA STATURE NATIONALE DU CENTRE DE CALCUL DU CEA
Le centre de calcul du CEA, situé à Bruyères-le-
Châtel, est en train d’acquérir une dimension nationale
et bientôt, européenne.
Le centre de calcul du CEA, le CCRT (Centre de calcul,
recherche et technologie), est implanté sur le site CEA de
Bruyères-le-Châtel depuis 2003. Bien qu’il soit voisin du
centre de calcul classifié, dédié à la simulation des armes
nucléaires, les personnels et les machines des deux entités
sont bien séparés. Les experts en calcul haute performance
de la Direction des applications militaires (DAM)
Carte d’identité
CCRT : centre de calcul du CEA (Centre de calcul, recherche
et technologie)
Effectif : 3 salariés du CEA. Exploitation et support aux
utilisateurs en sous-traitance (une quinzaine de personnes).
Utilisateurs : 1 500
Partenaires : 9 dont 5 industriels
Nombre de projet sélectionnés grâce
au financement de GENCI : 83
peuvent cependant assister les ingénieurs du CCRT,
notamment pour la rédaction et le dépouillement des
appels d’offres de machines.
11

Calcul haute performance
12
accès au CCRT et de l’association Ter@tec.
Avec un indéniable succès puisque les trois
premiers projets labellisés par le pôle mondial
de compétitivité SYSTEM@TIC PARIS-RÉGION
émanaient d’initiatives de Ter@tec.
En 2009, le CCRT va recevoir un superordinateur
financé par GENCI, qui portera sa puissance de
calcul de 50 téraflops à plus de 300 téraflops. GENCI
pourra distribuer 20% du temps de calcul du CCRT cette
année et jusqu’à 89% l’année prochaine.
Interview de Christophe Béhar,
président du comité de pilotage du centre de calcul du CEA.
Journal de Saclay : Quelle est l’évolution à court terme
du CCRT
C.B. : Aujourd’hui, le CCRT est un centre de calcul ouvert
à neuf partenaires publics et privés, dont l’accès est fixé
au prorata des participations financières. Nous cherchons
à promouvoir le calcul haute performance, auprès des
industriels notamment, par le biais de partenariats ouvrant
JdS : Et à plus long terme
C.B. : La machine qui succèdera à celle de 2009 pourra être
installée à l’extérieur de l’enceinte du centre, dans le bâtiment
qui sera construit prochainement pour préparer la
candidature française à l’accueil d’un superordinateur européen.
Ces travaux de génie civil sont financés par le Conseil
général de l’Essonne, le CEA et par GENCI pour les études
d’infrastructures. À terme, le CCRT dans son ensemble sera
implanté dans ce futur bâtiment, à l’extérieur du centre CEA.
Par ailleurs, à proximité immédiate, un hôtel d’entreprises 1
offrira des surfaces dix fois plus importantes qu’aujourd’hui
aux partenaires de Ter@tec. C’est donc en réalité un pôle
thématique d’envergure européenne, qui est en gestation à
Bruyères-le-Châtel.
Répartition des heures
de calcul des différents
partenaires du CCRT
Turbomeca (Safran) : 2,3%
EADS Astrium : 1%
Office national de recherche
en aéronautique (ONERA) : 1%
Techspace Aero (Safran) : 0,8%
Centre européen de recherche et de formation
avancée en calcul scientifique (CERFACS) : 0,7%
Snecma (Safran) : 6,9%
CEA, Direction des sciences
de la matière : 14,8%
GENCI (recherche
académique) : 20%
CEA, Direction de
l’énergie nucléaire : 14,1%
CEA, Direction des applications
militaires : 12,2% (travaux non classifiés)
12
EDF : 21,7%
CEA, Direction des sciences
du vivant : 4,5%

13
> TER@TEC, UNE PÉPINIÈRE
DE PROJETS
Ter@tec est une association de type loi de 1901 rassemblant plus
d’une cinquantaine de laboratoires de recherche, d’entreprises
utilisatrices de calcul intensif et d’industriels de l’informatique
autour du montage de projets de recherche et développement.
Elle est en particulier directement à l’origine de trois projets de
SYSTEM@TIC PARIS-REGION, consacrés aux logiciels, aux architectures
de calcul pour des puissances pétaflopiques et aux liaisons
à haut débit permettant de visualiser des données à
distance. D’autres projets sont financés par l’Agence nationale
pour la recherche qui compte un programme dédié aux applications
logicielles du calcul haute performance. Trois laboratoires mixtes
ont été créés entre le CEA et respectivement l’Université de
Versailles-Saint-Quentin, l’École centrale de Paris et l’École
normale supérieure de Cachan, afin de favoriser un encadrement
conjoint de doctorants pour ces projets.
Calcul haute performance
1 - Des terrains ont été achetés par la Communauté d’agglomérations
de l’Arpajonnais. Un aménageur y construira des bâtiments et se chargera
de louer quelque 14 000 m 2 à des entreprises ou des laboratoires
partenaires de Ter@tec.
12
13
Simulation de l’allumage d’une tuyère
d’hélicoptère (CERFACS)
Équipements de stockage des données du CCRT.
CES RECHERCHES GOURMANDES EN CALCUL
Climatologie, fusion, nanosciences, astrophysique :
les progrès de ces disciplines, présentes au CEA à
Saclay, sont liés à l’évolution fulgurante des moyens
de calcul.
La fusion : énergie miracle
L’énergie de fusion nucléaire pourra-t-elle un jour résoudre
la crise énergétique majeure qui se profile à plus ou moins
brève échéance L’expérience, ou plutôt un enchaîne-
Prévision climato
Quel climat sommes-nous en train de léguer à nos arrière
petits-enfants La réponse repose sur des simulations
numériques de phénomènes couplés. Impossible de
scinder cette problématique complexe ou de se satisfaire
de résultats approximatifs ! La climatologie est aujourd’hui
une discipline à fort enjeu sociétal, extrêmement
gourmande en puissance de calcul, qui impose aux chercheurs
de faire feu de tous bois. Des experts du LSCE 1
sont ainsi allés jusqu’au Japon faire « tourner » leurs codes
sur l’Earth Simulator (voir p.6) !
14
13

Calcul haute performance
ment d’étapes expérimentales, permettra de trancher. Et
la simulation numérique optimisera le tempo en permettant,
par exemple, de concevoir des matériaux capables de
résister à un environnement extrêmement agressif et
d’anticiper le comportement d’un plasma de fusion à plus
grande échelle. Plusieurs experts de Saclay participent
aux études relatives au centre de calcul mondial dédié à
la fusion, qui atteindra une puissance pétaflopique en
2012, au Japon. Ces travaux pourraient stimuler par
ricochet la conception d’autres matériaux, destinés cette
fois aux réacteurs de fission de future génération 2 .
Créer une molécule ou... le monde
sur un écran
Comment les grandes structures de l’univers se sont-elles
formées L’observation astronomique nous offre
quelques précieux indices mais seule la simulation
numérique permet de dérouler le « film » des événements
et de tester les modèles théoriques de cosmologie. Autre
problématique, très différente : les nanosciences, avec
leurs « meccanos moléculaires », ouvrent des champs de
recherche immenses que la simulation numérique permet
d’explorer avec méthode. Ainsi par exemple, des biologistes
de Saclay développent-ils, grâce au calcul intensif, des
modèles moléculaires sophistiqués pour concevoir des
traceurs spécifiques d’une protéine destinés à l’imagerie
médicale, et étudier la toxicologie nucléaire de certains
métaux.
L’avenir d’Internet
La masse des informations visuelles accessibles par
l’Internet est encore très largement sous-exploitée, faute
Des chercheurs du Service hospitalier
Frédéric Joliot ont simulé un examen
de tomographie à émission de
positons en modélisant l’organisme
d’un patient et ont comparé avec
succès le résultat obtenu à l’examen
véritable. La simulation a tourné en
moins de trois heures grâce aux 7 000
processeurs de TERA10 (voir p.19).
d’outils adaptés. Les chercheurs en ingénierie de la
connaissance multimédia et multilingue du CEA LIST 3
développent des techniques d’extraction de connaissances,
notamment à partir de l’analyse du contenu des images.
Ils ont récemment décroché une performance record
grâce à un supercalculateur conçu et fourni par Bull. Le
moteur du LIST a effectué une recherche de
3,7 millions d’images par seconde, soit cinq fois plus que
le record précédent. Les applications potentielles sont
foisonnantes : veille stratégique, comparaison d’images
médicales, commerce électronique, etc.
1 - LSCE : Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement,
unité mixte CEA, CNRS, Université Versailles-Saint-Quentin.
2 - Réacteurs dits de 4 ème génération dont un démonstrateur devrait être
construit en France en 2020.
3 - LIST : Laboratoire d’intégration des systèmes et technologies.
14 Simulation de la formation des galaxies.
SIMULATION DU CLIMAT : COMPRENDRE ET PRÉVOIR
Pour les experts du climat, le centre de calcul intensif
du CEA est un outil indispensable. C’est notamment
grâce à lui qu’ont été mis au point les modèles
climatiques utilisés par le GIEC 1 , prix Nobel de la
paix en 2007.
« Le climat de notre planète repose sur des phénomènes
très complexes qui ne sont observés que depuis peu de
temps et de manière très incomplète, explique Olivier
Marti, du LSCE. La simulation nous permet de revisiter
les climats du passé et de nous projeter dans le futur, avec
différents scénarios. » Olivier Marti et ses collègues
travaillent notamment sur la période 1750-2100 : « on a fait
plusieurs simulations pour essayer de comprendre l’impact
de l’homme et de ses activités sur l’évolution du climat.
Certaines d’entre elles utilisent la concentration de CO 2
préindustrielle et d’autres, les concentrations mesurées
jusqu’en 2000, puis pour les années suivantes, diverses
hypothèses. »
14

Par ailleurs, des simulations
portant sur des périodes clés de
climats passés visent à comprendre
quels sont les principaux facteurs
de variation du climat. Plusieurs
hypothèses sont testées et
comparées.
Les variables produites par le
modèle, c’est-à-dire les résultats
de la simulation numérique, sont
très nombreuses : elles décrivent
l’atmosphère (champs des vents, 15
température, pression, eau liquide,
solide et vapeur), les océans (courants, température et
salinité), la glace de mer et la végétation.
Calculer, stocker et traiter les données
Une simulation type sur la période 1750-2100 utilise huit
processeurs NEC qui tournent pendant deux mois. Elle
court sur 150 millions de pas de temps, ce qui signifie
qu’on est par exemple capable de calculer la force et la
direction du vent toutes les minutes sur 350 ans. C’est
toujours le globe terrestre entier qui est étudié. Pour
l’instant, les simulations permettent de le « découper » en
180 x 150 points à sa surface, le tout multiplié par
19 hauteurs dans l’atmosphère. Mais les chercheurs
espèrent atteindre une définition de 360 x 200 x 40 points
dans les années à venir. Au final, les simulations demandées
par le GIEC engendrent 100 téraoctets 2 de données : une
masse énorme de résultats bruts que les chercheurs
doivent analyser ! « Non seulement nos simulations
tournent au CCRT mais c’est aussi là que sont stockées
toutes les données produites par les calculs. Les outils du
CCRT nous aident à mettre en forme et en images ces
nombres, à produire des courbes de températures, des
cartes des vents ou des analyses statistiques. Le traitement
des résultats s’effectue dès que la simulation démarre ».
Émilie Gillet
1 - Le Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat
évalue de façon indépendante et objective toutes les informations scientifiques
permettant de comprendre et prédire l’influence de l’homme sur
les changements climatiques. Neuf chercheurs du LSCE en font partie.
2 - Un octet est une unité qui représente une quantité de données,
en informatique. Un octet est composé de 8 bits (chiffres 0 ou 1).
Un téraoctet vaut 1 012 octets.
15 La simulation du climat utilise un maillage couvrant la
surface de la Terre et décrivant également l’atmosphère.
Calcul haute performance
ENERGIE NUCLÉAIRE : CONCEVOIR ET GARANTIR LA SÛRETÉ
Pour concevoir de nouveaux réacteurs nucléaires ou
garantir la sûreté des installations, la simulation
numérique ne cesse de gagner en précision.
« Nous disposons de nombreuses mesures effectuées
dans les réacteurs expérimentaux et aussi dans les
réacteurs électronucléaires en service. Cette masse
d’informations nous permet d’en extraire des données
physiques de base, d’élaborer des modèles et de les
valider. Ensuite intervient la simulation, grâce à laquelle
nous étudions la sûreté des réacteurs en fonctionnement
normal ou au cours d’un incident. Elle nous permet de
valider la conception de nouveaux réacteurs », décrit
Christophe Calvin, ingénieur à la Direction de l’énergie
nucléaire, à Saclay. Avec ses collègues du CEA, il travaille
en partenariat avec des industriels comme AREVA et EDF,
ou encore avec l’IRSN 1 . Leur but : diminuer les marges
d’incertitude des calculs pour assurer un maximum de
sûreté. « Nous faisons varier différents paramètres pour
apprécier leur impact relatif sur les résultats finaux »,
explique le chercheur. « Il nous faut des moyens de calcul
de plus en plus puissants pour affiner encore la précision
des simulations. »
15

Calcul haute performance
16
17 18
Des physiciens, des informaticiens
et des mathématiciens
Ce sont près de 250 personnes qui travaillent dans ce
domaine au centre CEA de Saclay : des physiciens bien
sûr, mais aussi des informaticiens et des mathématiciens.
« Cette triple compétence nous permet de mettre au point
nous mêmes les codes de simulation et d’en analyser les
résultats. Nous faisons appel au CCRT pour les calculs
très longs nécessitant un grand nombre de processeurs »,
précise Christophe Calvin. Une simulation de sûreté
nécessite un processeur qui travaille pendant 140 jours ou
30 processeurs pendant une semaine. Certains calculs de
référence en Monte Carlo 2 , mettant en jeu plus d’un
milliard de neutrons, tournent pendant plusieurs semaines
sur cent processeurs ! « À terme, nous espérons réaliser
au CCRT ces simulations avec une puissance de l’ordre
de 60 téraflops, puis de quelques centaines de téraflops. »
Il s’agit de pouvoir utiliser «en routine» des ordinateurs de
grande puissance.
réacteur Jules Horowitz, en cours de construction sur le
centre CEA de Cadarache. Leurs travaux concernent
également les réacteurs électronucléaires du futur (dits de
génération 4), la propulsion navale (les réacteurs qui
servent de moteur aux sous-marins et aux porte-avions) et
les réacteurs destinés aux satellites. De nombreuses
études de radioprotection sont par ailleurs conduites pour
des installations aussi variées que celles du cycle du
combustible nucléaire, des sous-marins, le Laser
Mégajoule ou encore ITER. Dans ces cas, il s’agit
d’évaluer les effets associés au rayonnement en fonction
des caractéristiques techniques des bâtiments qui
hébergent un réacteur ou un milieu irradiant.
E.G.
1 - Institut de radioprotection et de sûreté nucléaire.
2 - Monte Carlo : méthode de calculs basée sur l’utilisation de valeurs
aléatoires produites par des programmes de probabilité. Cela fait allusion
aux jeux de hasard pratiqués à Monte Carlo.
Concevoir et protéger
Les chercheurs du CEA participent à la conception de
nouveaux réacteurs expérimentaux, notamment le
16
18
17 Modélisations du cœur du futur réacteur Jules Horowitz.
Visualisation de la distribution de la puissance neutronique
du cœur du futur réacteur Jules Horowitz. La couleur rouge
indique un maximum de puissance, le bleu une puissance nulle.
COSMOLOGIE : RECRÉER L’UNIVERS
Quand on cherche à comprendre comment se sont
formés l’Univers et les galaxies qui le composent,
difficile de faire des expériences en laboratoire ! Les
simulations réalisées au CCRT sont donc un outil de
travail précieux pour les astrophysiciens du CEA.
Les scientifiques disposent aujourd’hui d’outils très
performants pour observer l’Univers. Mais il est impossible
d’influencer ce système si vaste et si complexe pour y faire
des expériences, ni même de le simplifier pour tester des
hypothèses dans un laboratoire. Pour les 150 astrophysiciens
du centre CEA de Saclay, les simulations effectuées
au CCRT sont donc un outil primordial pour comprendre
comment se sont formées les structures qui composent
l’Univers, d’où viennent les galaxies et pour expliquer leurs
formes et leurs couleurs…
16

Un record mondial
« Pour simuler l’évolution d’un objet aussi vaste que
l’Univers, on subdivise son volume en petits compartiments
appelés mailles. L’année dernière, avec le projet
Horizon 1 , nous avons battu un record mondial en simulant
la formation d’une moitié de l’Univers observable 2 . Un
problème décomposé en 140 milliards de mailles et
70 milliards de particules de matière : ces chiffres
astronomiques permettent de décrire suffisamment de
détails pour étudier des galaxies comme la nôtre ! »,
s’enthousiasme Romain Teyssier. Point de départ de cette
simulation : un Univers âgé de 400 000 ans, identique à
celui que l’on observe sur le fond diffus cosmologique 3 .
« On initialise le calcul avec des données d’observation,
qui ne sont autres que des fluctuations de température et
de densité de matière. Ces perturbations vont croître sous
l’effet d’instabilités gravitationnelles, pour donner finalement
naissance à des galaxies semblables à celles qui
nous entourent aujourd’hui », poursuit l’astrophysicien. À
la fin de la simulation, on peut confronter les résultats
obtenus aux propriétés connues des galaxies réelles, et
ainsi, valider ou non les théories des chercheurs.
Mettre en forme les résultats
Moins facile à faire qu’à dire… En effet, cette simulation a
nécessité deux mois de calculs sur 6 144 processeurs.
« Sur un PC de bureau, cela aurait pris mille ans ! »,
précise Romain Teyssier. Le volume de données produites
atteint 50 téraoctets. Analyser tout ça nécessite des
moyens humains et informatiques considérables. C’est là
qu’intervient Bruno Thooris, ingénieur en informatique :
« notre travail consiste à mettre en forme les données
brutes issues de ces calculs. Car il est plus facile de
raisonner à partir d’images tridimensionnelles que sur des
pages et des pages de nombres. »
E.G.
1 - HORIZON : projet fédératif impliquant une vingtaine de chercheurs
et d’enseignants du CEA, du CNRS et des universités. Pour plus de
détails, voir le site http://www.projet-horizon.fr.
2 - L’Univers a une taille quasiment infinie et un âge estimé à 13,7
milliards d’années. Comme la lumière voyage à une vitesse finie, nous
ne voyons de l’Univers que les objets situés à moins de 13,7 milliards
d’années-lumière de nous.
3 - C’est la lumière la plus ancienne qui nous parvient de l’Univers.
Calcul haute performance
19
Simulation astrophysique d’une étoile.
19
PHYSIQUE DES PARTICULES : DES CALCULS SUR UNE GRILLE
Étudier les particules les plus élémentaires de la
matière demande des équipements gigantesques
et une puissance de calcul phénoménale. Cette
puissance, les physiciens du CEA la trouvent répartie
sur toute la planète.
« En astrophysique ou en climatologie, il est très difficile de
séparer une simulation en plusieurs compartiments indépendants,
car la variation d’un paramètre local influence
l’ensemble des résultats. C’est pourquoi on utilise des
supercalculateurs. La situation est différente en physique
des particules puisque nous étudions des évènements
indépendants les uns des autres : des collisions entre
deux particules», explique Jean-Pierre Meyer. Chaque
évènement peut être analysé par un processeur unique, ce
qui facilite la gestion en parallèle de l’ensemble des
17

Calcul haute performance
calculs. Ceux-ci sont ainsi distribués dans le monde
entier, sur cinquante mille ordinateurs de 70 sites de
recherche. L’année prochaine, lorsque le LHC 1 , le plus
grand accélérateur de particules du monde, sera en fonctionnement
au CERN, quelque 100 000 ordinateurs seront
mobilisés.
Un milliard de collisions à chaque seconde !
En effet, les volumes de données à traiter sont considérables.
« L’accélérateur de particules produira près d’un
milliard de collisions à chaque seconde. Pour nos calculs,
nous n’en retiendrons que 100 à 200 par seconde et par
expérience. Cela représente tout de même 20 000 téraoctets
de données à traiter ! » D’abord sauvegardées au CERN
sur bandes magnétiques, celles-ci seront distribuées vers
onze sites, parmi lesquels le centre de calcul IN2P3 2 -
CEA, situé à Lyon. Elles subiront là une première étape de
traitement et de compression puis seront dirigées par
liaisons à très haut débit vers les 70 centres mondiaux qui
composent la grille de calculs du LHC. Dans ces centres,
les physiciens analyseront les données issues des expériences.
« L’objectif est d’acheminer les informations
auprès des physiciens dispersés partout dans le monde. »
Simuler pour préparer l’expérience
Les physiciens utilisent déjà la puissance de calcul de la
grille pour réaliser des simulations. « Nous essayons de
prévoir ce qui va se passer dans les détecteurs lors d’une
expérience et ainsi nous pouvons optimiser la conception
de nos appareils de mesures. C’est très utile avant
la construction d’un nouvel accélérateur et ce sera
indispensable pour dépouiller nos données, pour évaluer
l’importance relative des bruits de fond 3 et estimer les
erreurs sur nos mesures », explique Jean-Pierre Meyer.
Parfois, la simulation permet aussi de mesurer que
certaines expériences sont tout simplement irréalisables !
E.G
1 - LHC : Large Hadron Collider, grand collisionneur de hadrons, situé au
CERN, près de Genève.
2 - IN2P3 : Institut national de physique nucléaire et de physique des
particules, du CNRS.
3 - Le bruit de fond est constitué de signaux parasites qui perturbent les
mesures réalisées au cours d’une expérience.
20
20
Simulation d’une collision de protons dans le Large Hadron
Collider au Cern.
DÉFENSE : ZOOM SUR LA SIMULATION
La Direction des applications militaires du CEA
développe un programme de simulation des armes
nucléaires pour garantir la dissuasion à long terme.
de dissuasion nationale. Ce programme met en œuvre des
modélisations de phénomènes physiques et des simulations
Interview de Jean Gonnord,
chef du projet « Simulation numérique et informatique »,
à la Direction des applications militaires du CEA.
Journal de Saclay : Dans quel contexte s’inscrit ce projet
de simulation numérique
Jean Gonnord : Après l’arrêt des essais nucléaires et la signature
par la France du Traité d’interdiction complète des essais
(TICE), le CEA a entrepris en 1996 un ambitieux programme
baptisé « Simulation », afin de garantir à long terme la capacité
21
18

numériques, qui doivent être validées grâce à des expériences
partielles sur Airix 1 et le Laser Mégajoule et à leurs interprétations.
Il vise la réalisation d’un simulateur des armes, dont
l’objectif en termes de puissance de calcul a été évalué en
1996 à plus de 100 téraflops soutenus 2 pour l’horizon 2010.
Le projet TERA consiste à mettre cette capacité informatique
à disposition des concepteurs du simulateur.
de traiter correctement les flux de données énormes générés.
Ce retour d’expérience a mis en lumière la nécessité
pour les informaticiens du CEA d’accéder aux « codes
sources » de la machine et de travailler en amont avec le
constructeur de la machine. C’est ce qui a permis à BULL
de résoudre le premier ce problème et de gagner l’appel
d’offre TERA10. Pour TERA100, la difficulté réside dans la
consommation électrique d’une telle machine qui se
chiffre en mégawatts. Ce problème devrait être résolu par
l’utilisation de processeurs multi-cœurs 4 et par des
progrès sur le système de refroidissement de la machine.
Calcul haute performance
JdS : Quels moyens humains ont été mobilisés
J.G. : Nous avons créé un département comprenant
40 exploitants, 30 experts en architecture informatique,
30 spécialistes de l’environnement des codes et
80 développeurs d’applications, dont une quinzaine de
mathématiciens spécialisés en analyse numérique.
Nous avons professionnalisé la filière et délibérément
séparé la physique et l’écriture informatique pour que le
code de simulation soit véritablement un outil de production.
22
JdS : Quelles sont les grandes étapes de ce projet
J.G. : Une première étape a été franchie en 2001 avec
le supercalculateur TERA1, d’un téraflop soutenu, la
deuxième l’a été en 2005 avec TERA10 de BULL, de dix
téraflops soutenus, première machine de cette classe
jamais réalisée en Europe et la troisième le sera en 2010
avec TERA100, qui dépassera le pétaflop. Le projet est
basé sur quelques idées simples : une architecture unique,
à deux niveaux 3 , qui garantit la pérennité de l’application,
l’utilisation de composants sur étagères qui seule conduit
à la puissance désirée à des coûts raisonnables et enfin
l’exigence de logiciels systèmes « open source », accessibles
aux experts de la DAM.
JdS : Tera100 répondra-t-il aux demandes des modélisateurs
J.G. : Tera100 représente encore un défi. La part des
infrastructures liées à l’électricité et au refroidissement
atteindra près de 30% du coût de la machine. En particulier,
la limite imposée d’une alimentation électrique de 5 mégawatts
(au lieu de 20 mégawatts) est une contrainte lourde.
Une fois que ces défis auront été relevés, Tera100
atteindra l’objectif assigné au début du programme, mais
entre temps, les physiciens ont révisé à la hausse leurs
exigences ! Ils croient davantage qu’auparavant dans les
promesses du calcul haute performance…
1 - L’installation Airix, à Moronvilliers en Champagne, permet de radiographier
de manière ultrarapide l’explosion initiale d’une arme nucléaire tandis
que les lasers ultra puissants du Laser Mégajoule, au Barp, près de
Bordeaux, simuleront expérimentalement les réactions nucléaires de fusion.
2 - Les puissances de calcul sont exprimées ici en téraflops soutenus,
c’est-à-dire une performance évaluée en moyenne et non pas, comme
c’est le cas habituellement, une performance maximale et ponctuelle.
3 - Architecture dite aussi à « cluster de SMP » (Symmetric Multi-Processor).
4 - Gravés sur une même carte électronique, plusieurs microprocesseurs
élémentaires (quatre et bientôt seize) partagent des mémoires et interfaces.
L’ensemble ne consomme pas significativement plus que s’il n’y avait qu’un
seul microprocesseur. On retrouve les deux niveaux évoqués plus haut
(processeurs et « cœurs »).
JdS : Quelles difficultés avez-vous rencontrées
J.G. : Les processeurs d’entrées-sorties de TERA1 sont
apparus comme des goulots d’étranglement, incapables
21
22
Visualisation sur un mur d’images d’une simulation de fusion
nucléaire (Laser Mégajoule).
L’extraction de la chaleur dissipée dans les processeurs
consomme une quantité croissante d’énergie.
19

Actualités
MISTRA
DES ESSAIS DE SÛRETÉ NUCLÉAIRE
POUR L’OCDE
L’installation MISTRA, de Saclay, a été choisie par l’Agence pour l’énergie nucléaire de l’OCDE 1 pour mener à
bien des essais destinés à valider des simulations numériques. Un choix qui consacre la qualité de dix années
de travail en sûreté nucléaire.
Transportons-nous au cœur d’une centrale nucléaire
d’EDF. A l’intérieur du combustible, les réactions de
fission donnent naissance à des éléments radioactifs en
libérant d’énormes quantités de chaleur. Chaque « crayon »
de combustible est enserré par une gaine étanche qui
empêche la dispersion des espèces radioactives. La
chaleur dégagée est extraite par une circulation d’eau
sous pression pour produire de l’électricité.
Imaginons une fuite sur le circuit fermé d’eau sous pression
: la fuite de vapeur aurait pour effets de dégrader les
gaines et de produire de l’hydrogène. Dans ce cas, dès
20
lors que la concentration de ce gaz dans l’air atteint 4%,
apparaît un risque d’explosion. L’installation MISTRA
permet de simuler diverses configurations liées à ce
risque « hydrogène ».
Notre métier, c’est la simulation
Isabelle Tkatschenko, chef du Laboratoire d’études
expérimentales en mécanique des fluides, présente les
essais dans MISTRA : « notre métier, c’est la simulation.
Dans la grande cuve de MISTRA, nous cherchons à reproduire
le comportement de l’hydrogène dans un réacteur
nucléaire en situation accidentelle. Bien sûr, pas question
d’utiliser de l’hydrogène : il est remplacé ici par l’hélium,
un gaz proche mais sans danger. Nous étudions les écoulements
gazeux en présence d’un jet de vapeur d’eau en
faisant varier tous les paramètres à notre disposition : les
caractéristiques du jet, la pression, la température des gaz
et celle des parois, etc. Nous pouvons également tester
l’efficacité de contre-mesures destinées à casser les
accumulations d’hydrogène, en brassant l’atmosphère
par aspersion d’eau ou par dilution (en introduisant de
l’azote). » Une instrumentation sophistiquée fournit
l’ensemble des mesures nécessaires, selon un maillage
très fin en volume et à la surface de la cuve. Elle permet
également de piloter les évènements à étudier avec toute
la finesse et la fiabilité requises.
1
Une modélisation spatio-temporelle très fine
Chaque pays développe ses propres codes de simulation
de scénarios, destinés à garantir la sécurité des équipements
nucléaires, et les soumet régulièrement aux autorités de
sûreté nationales et internationales. Ces codes doivent être
testés sur un panel le plus large possible d’installations,
parmi les plus performantes. Ainsi, MISTRA et l’installation
suisse Panda ont-elles été retenues pour le projet SETH2 2
piloté par l’Agence pour l’énergie nucléaire de l’OCDE, car
elles permettent toutes deux une modélisation spatiotemporelle
très fine. Onze partenaires européens dont la
France participent à ce projet et pourront tester leurs
propres codes sur ces installations. La sûreté nucléaire est
un domaine où, plus encore qu’ailleurs, coopération
internationale rime avec efficacité démultipliée !
Martine Lochouarn
1 - Organisation de coopération et de développement économique.
2 - SETH2 : ce projet lancé en 2007 succède au projet de gestion des
accidents nucléaires SESAR thermohydraulique (SETH), commencé en
2001 et impliquant 14 pays.
1 MISTRA permet d’étudier le risque lié au relâchement
d’hydrogène.

Actualités
PRODUIRE DE L’HYDROGÈNE AVEC DE LA LUMIÈRE
En s’inspirant de la photosynthèse, des biologistes du centre CEA de Saclay cherchent à produire de l’hydrogène
avec la lumière du soleil et de l’eau. Un vrai défi chimique pour un enjeu énergétique crucial !
De grands tubes remplis d’eau et exposés au soleil sont
extraits, d’un côté, l’oxygène et de l’autre, l’hydrogène.
Telle pourrait être l’allure d’une future «usine» de production
de «biohydrogène». Ce gaz pourrait être stocké ou
consommé dans des piles à combustible délivrant du
courant électrique, avec pour seul rejet : de l’eau ! Des
chercheurs des centres CEA de Saclay, Grenoble et
Cadarache unissent leurs efforts pour tenter de concrétiser
cette utopie.
Véritable réservoir d’atomes d’hydrogène, l’eau est une
molécule 1 très stable. Il faut cependant parvenir à la «casser»
pour en extraire les deux protons. Ce n’est possible qu’en
apportant de l’énergie, ici celle du soleil, et en accélérant la
réaction chimique par la présence d’un catalyseur 2 . Cette
première étape, dite d’oxydation de l’eau, représente un
véritable défi pour les chimistes. La deuxième étape, dite de
réduction des protons, consiste à recombiner les deux
protons en une molécule d’hydrogène. Elle requiert également
un apport énergétique et la participation d’un catalyseur.
La gageure consiste à optimiser les rendements sans utiliser
de métal onéreux comme le platine.
Exploiter ou mimer la nature
Les végétaux, eux, savent très bien fabriquer leur
«combustible» à partir de la lumière du soleil et de l’eau,
grâce à un cycle biochimique extrêmement élaboré : la
photosynthèse. Or certaines microalgues et bactéries
sont dotées d’un mécanisme d’adaptation qui les conduit,
en l’absence d’oxygène, à fabriquer des enzymes appelées
hydrogénases. Ces enzymes agissent comme des catalyseurs
de la réduction des protons et favorisent la production
d’hydrogène. C’est ce mécanisme que cherche à exploiter
une équipe du centre CEA de Cadarache via des microorganismes
dans un bioréacteur.
Une autre voie consiste à concevoir des catalyseurs artificiels
en étudiant les enzymes naturelles de la photosynthèse
qui favorisent les deux étapes clés de la production de
biohydrogène. Une fois identifiée la partie active de ces
enzymes (des molécules géantes), il faut synthétiser de
petites molécules de mêmes propriétés. Leur efficacité est
ensuite évaluée en association avec un pigment qui
absorbe la lumière.
2
Il s’agit là d’un travail de longue haleine, à l’interface entre la
biologie et la chimie. L’équipe de Winfried Leibl, de l’Institut
de biologie et de technologie de Saclay (iBiTec-S) se
concentre sur la difficile oxydation de l’eau, avec l’aide de
l’Institut de chimie moléculaire et des matériaux 3 d’Orsay
tandis qu’une équipe du centre CEA de Grenoble, en
collaboration avec les chercheurs saclaysiens, vient
d’obtenir un résultat prometteur pour la réduction des protons.
1 - La molécule d’eau H 2
O est un assemblage de deux atomes d’hydrogène
H et d’un atome d’oxygène O. La molécule d’hydrogène H 2
est
formée de deux atomes d’hydrogène H. L’atome d’hydrogène est
composé d’un proton H + et d’un électron.
2 - Cette substance permet de déclencher ou d’accélérer une réaction
chimique, sans subir d’altération.
3 - Unité mixte de recherche du CNRS et de l’Université Paris-sud 11.
1
2
L’hydrogénase de microalgue est très sensible à l’oxygène et
est purifiée en boîte à gants.
Culture de cyanobactéries et de microalgues.
1
21

Actualités
1
2
CRÉATION PROCHAINE D’UNE START-UP
GREFFE CHIMIQUE RAPIDE POUR
REVÊTEMENT DE SURFACE
« GRAFTFAST 1 » est un procédé de greffage révolutionnaire découvert en novembre 2006 dans un laboratoire
de chimie des surfaces de l’Iramis 2 . Il devrait conduire à la création d’une start-up en 2009, avec le soutien
notamment de CEA Valorisation 3 .
22
« La spécialité de notre laboratoire, explique
Serge Palacin 4 , chercheur à l’Iramis, c’est
d’analyser les processus chimiques qui
permettent de conférer à une surface des
propriétés chimiques originales grâce à un
revêtement. Mais rien à voir avec une peinture
: les liaisons chimiques construites entre
les molécules du revêtement et de la surface
sont autrement plus robustes ! » Un procédé
électrochimique 5 , inventé il y a une vingtaine
3
d’années dans ce même laboratoire, a
conduit à la création en 2001 d’une start-up, Alchimer, qui
applique le dépôt de couches organiques sur du métal,
aux secteurs médical (stent 6 ) et microélectronique. Un
autre procédé, baptisé GRAFTFAST, découvert dans le
même laboratoire en novembre 2006, permet cette fois de
s’affranchir de l’électrochimie et de la contrainte d’une
surface conductrice de l’électricité. Aujourd’hui, une
douzaine de brevets protège l’invention.
Un procédé respectueux de l’environnement
Un des deux inventeurs de GRAFTFAST, Sébastien
Roussel s’est lancé dans la course à la création d’entreprise,
sitôt sa thèse achevée. Une thèse doublée d’une
formation en administration des entreprises, quasiment
prémonitoire ! Pour l’heure, il bénéficie d’un soutien de
CEA Valorisation et du CEA, ciblé en amont de la création
de la start-up. Ce contrat « Semprin » lui permet de rémunérer
trois personnes et de financer des études, de marketing
notamment. « L’avantage d’être de surcroît hébergé ici,
précise Sébastien Roussel, c’est de pouvoir m’abreuver
aux compétences du laboratoire, grâce à des échanges
permanents avec les autres chercheurs, et de bénéficier
d’appareils d’analyse performants. » Si les études en
cours sont concluantes, la start-up PEGAS-Tech pourrait
voir le jour d’ici une petite année et s’attaquer au marché
de la métallisation des polymères. Poignées de voiture,
enjoliveurs, bouchons de parfum, emballages de
maquillage, embouts de douche : tous ces objets subissent
aujourd’hui un traitement, qui comporte une étape très
polluante 7 pour l’eau. Par ailleurs, faiblement consommatrice
d’énergie, la technologie GRAFTFAST apporterait un
indéniable progrès en faveur de l’environnement.
1 - GRAFTFAST : greffe rapide en anglais.
2 - Institut rayonnement matière de Saclay.
3 - CEA Valorisation est une société d’investissement, filiale à 100% du CEA, créée pour
développer la vente de licences et l’investissement d’amorçage dans les sociétés
innovantes issues du CEA.
4 - Serge Palacin est chef du Service de physique et chimie des surfaces et interfaces
de l’Iramis.
5 - L’électrochimie utilise le courant électrique pour modifier des substances en solution.
6 - Petite prothèse interne servant à maintenir ouvert un vaisseau sanguin.
7 - Cette étape utilise le chrome 6, qui est un élément cancérogène, mutagène et reprotoxique.
1
Pour en savoir plus :
www.graftfast.com
Un réseau technologique dédié, baptisé Alliance GRAFTFAST,
a été mis en place en juin dernier. Il réunit le CEA, CEA
Valorisation, Alchimedics (spécialiste de stents) et Alchimer.
2 À gauche, une plaque de verre nu est hydrophile (la goutte d’eau s’étale).
À droite, le verre est recouvert d’un film hydrophobe, déposé grâce au
procédé GRAFTFAST.
3 Sébastien Roussel porte le projet de création d’une start-up visant à valoriser
la technologie GRAFTFAST.

ÉCOUTER LE GRAND RÉCIT DE L’UNIVERS
Actualités
Le CEA et la Cité des sciences et de l’industrie vous invitent à venir écouter « le grand récit de l’Univers ».
La nouvelle exposition permanente de la Cité des sciences
et de l’industrie, baptisée « Le grand récit de l’Univers »,
a ouvert ses portes le 25 mars. Le CEA est le partenaire
unique de la Cité des sciences pour cette exposition, dont
les commissaires scientifiques sont le physicien et philosophe
des sciences Étienne Klein et les astrophysiciens
Marc Lachièze-Rey et Roland Lehoucq, tous les trois
« Saclaysiens ».
Nous savons aujourd’hui que notre Terre, notre Soleil et
même notre galaxie, la Voie lactée, ne constituent qu’une
infime partie d’un Univers en expansion, âgé de quelque
13,7 milliards d’années et contenant des milliards de
galaxies. Comment cet Univers s’est-il créé, comment
a-t-il évolué, comment des structures de plus en plus
complexes (noyaux atomiques, atomes, étoiles, galaxies)
se sont-elles constituées C’est ce que nous raconte « le
grand récit de l’Univers ».
1
Enquête sur les origines de la matière
L’exposition de la Cité des sciences, pédagogique et
interactive, est présentée sur deux niveaux. Au premier
niveau, le visiteur est amené à faire une véritable enquête :
d’où vient la matière Il dispose des indices fournis par la
géologie. Il découvrira de la matière qui n’est pas d’origine
terrestre, mais qui a été créée ailleurs dans l’Univers.
À partir de simples « cailloux », il pourra enquêter sur le
big-bang, les planètes, les galaxies …
Au second niveau, les concepteurs de l’exposition ont
cherché à montrer les « outils » que sont les grandes
théories physiques explicatives de notre monde :
E. Klein M. Lachièze-Ray R. Lehoucq
classique (newtonienne), relativistes (relativité restreinte et
relativité générale) et quantique. Les notions de matière,
espace, temps, force, mouvement, sont explicitées à la
lumière de ces différentes approches.
La synthèse de l’infiniment grand
et de l’infiniment petit
Muni de toutes ces explications, le visiteur pourra accéder
à la compréhension des lois physiques qui unissent
l’infiniment grand à l’infiniment petit. Il saisira comment les
scientifiques cherchent à recréer, dans des collisionneurs
de particules, les conditions physiques qui étaient celles
de l’Univers primordial. Pour comprendre la matière à des
échelles très grandes, il faut passer par l’étude de phénomènes
à l’échelle de l’atome et du noyau.
Le visiteur n’a nul besoin d’être un physicien. Il doit
simplement pouvoir consacrer suffisamment de temps à
sa visite. « Le grand public doit s’approprier les messages
essentiels de la physique du XX e siècle, alors que tout au
long de ses études, on lui a surtout enseigné la physique
du XIX e siècle », souligne Étienne Klein.
Daniel Tacquenet
Renseignements pratiques :
Cité des sciences et de l’industrie,
30 avenue Corentin Cariou, 75019 Paris
Horaires d’ouverture : du mardi au samedi de 10h à 18h,
le dimanche de 10h à 19h
www.cite-sciences.fr
1 « Le Grand récit de l’Univers » est une exposition permanente
de la Cité des sciences et de l’industrie de la Villette.
23

PORTRAIT
JEAN ZINN-JUSTIN
Préservons l’espace de créativité
de la recherche fondamentale
Rencontre avec Jean Zinn-Justin, physicien théoricien, professeur. Il vient de passer cinq ans à la tête
de l’Institut de recherche sur les lois fondamentales de l’Univers (CEA Irfu) dont les équipes conçoivent et
mettent en œuvre les plus grandes expériences du monde.
Pour lui, la recherche est une passion, pas un métier. En
ce début juillet, Jean Zinn-Justin boucle ses valises pour
la Chine, où il donnera 15 jours de cours en physique
théorique. « En Asie, il y a une vraie volonté de développer
la recherche. Je trouve cela stimulant », lance-t-il avant de
pointer du doigt une certaine morosité qui tend, selon lui,
à s’installer dans les pays occidentaux. A son retour en
France, il remettra les rênes de l’Institut de recherche sur
les lois fondamentales de l’Univers (CEA Irfu, ex-Dapnia, à
Saclay) à Philippe Chomaz.
Au faîte d’un parcours de physicien théoricien entamé
dans les années 60 au Service de physique théorique,
Jean Zinn-Justin prend, en 2003, la tête de l’Irfu dont les
équipes conçoivent et réalisent les plus grandes expériences
scientifiques du monde. « Mon intérêt, c’est de participer
au progrès de la science », dit-il modestement pour
expliquer ce passage de la recherche théorique à la mise
en œuvre de grandes machines scientifiques. Mais il faut
sans doute chercher beaucoup plus tôt dans sa carrière,
l’origine de cette transition. En 1974, Jean Zinn-Justin
passe une année au Cern. « Le modèle standard de la
physique venait d’être inventé, rappelle-t-il. J’avais le
sentiment que les expérimentateurs de la physique des
particules allaient d’abord conforter ce modèle mais
ensuite en découvrir rapidement les limitations. J’avais
tort car 35 ans après, on attend toujours les phénomènes
nouveaux qui nous permettraient de créer un modèle plus
vaste. Le nouvel accélérateur LHC qui va démarrer cette
année au Cern, va nous permettre d’avancer ! » Théoricien
de renom, Jean Zinn-Justin rêve que la nouvelle machine
mondiale à laquelle contribue fortement l’Irfu bouleversera
la physique.
« En physique, l’observation prime. Pour des raisons
qu’aucun d’entre nous ne comprend, on peut extraire de
l’observation de phénomènes particuliers des fonctions
plus générales qui s’expriment sous forme mathématique,
poursuit-il. La physique théorique établit des modèles, dont
les prédictions appellent de nouvelles expériences. Ainsi se
« C’est dans l’espace de créativité de la
recherche fondamentale que se trouvent les
vraies innovations. Le reste, les industriels
savent le faire sans nous. »
Jean Zinn-Justin, à propos de la physique.
complètent la théorie et l’expérience. Elles structurent et
dynamisent la démarche de recherche fondamentale. »
À la tête de l’Irfu, Jean Zinn-Justin a été l’un des principaux
défenseurs de la recherche fondamentale, en particulier
dans le plan moyen et long terme du CEA. « On comprend
l’impatience de ceux qui financent la recherche. Mais les
grandes ruptures viennent rarement d’une démarche
d’amélioration. C’est dans l’espace de créativité de la
recherche fondamentale que se trouvent les vraies innovations.
Le reste, les industriels savent le faire sans nous. »
Propos recueillis par François Legrand.