[CONTRIBUTION] - VACCIN ANTI COVID-19 : L’APPORT DES SUPERCALCULATEURS

Tous les domaines de la recherche scientifique doivent jouer leur partition dans la lutte contre le COVID-19. Ainsi, le monde de la recherche déploie les grands moyens face au COVID-19 et se doit de disposer les bons outils. Le calcul intensif à base de supercalculateurs comme celui acquis par le Sénégal en est un.

Le Sénégal a acquis l’un des supercalculateurs les plus performants d’Afrique vendu par l’entreprise française ATOS pour un montant de 15 millions d’euros. . Ce supercalculateur dispose d’une capacité de 537 TFLOPS (Tera FLoating-point Operations Per Second). 1 TFLOPS équivaut à 1000 milliards d’opérations par seconde. Le but de cette acquisition est d’accompagner et de fournir aux chercheurs sénégalais les ressources informatiques nécessaires dans le cadre de leurs travaux de recherche.
En effet, les supercalculateurs sont utilisés dans des applications qui requièrent une très forte puissance de calcul comme la santé, l’agriculture, la météorologie et les technologies de pointe à l’instar de la robotique, de l’intelligence artificielle et du big data.

Par ailleurs, ils sont indispensables dans la course mondiale au vaccin contre le COVID-19 lancée par les grandes firmes pharmaceutiques de par leur capacité à traiter des volumes importants de données en très peu de temps.
Leur efficacité dans le domaine de la santé n’est plus à démontrer. Ces supercalculateurs sont dotés d’une puissance de calcul, qui utilisée à bon escient permettra de mieux comprendre le COVID-19 et donc de pouvoir le combattre. Nos chercheurs pourront les utiliser pour modéliser des calculs scientifiques extrêmement complexes allant de la bio-informatique, en passant par l´épidémiologie et la modélisation moléculaire. Il faudra seulement quelques heures pour simuler ces modèles en utilisant ce supercalculateur comparé à un ordinateur conventionnel qui requiert plusieurs mois.
En revanche, en se référant à une récente sortie de l’ancien ministre de l’enseignement supérieur et de la recherche Mr. Mary Teuw Niane : le supercalculateur, pourtant réceptionné il y’ a plus d’un an n’est toujours pas mis en service.

Qu’est qu’un supercalculateur ?

Un supercalculateur appelé aussi ‘superordinateur’ est un ensemble d’ordinateurs (de l’ordre de plusieurs centaines de milliers) connectés entre eux pour attendre les plus hautes performances possibles en terme de temps d’exécution.
Il est utilisé pour traiter des applications très diverses qui nécessitent une très forte puissance de calcul comme les simulations physiques, la prévision météorologique, la modélisation moléculaire, les simulations en finance etc.
Un supercalculateur est capable de traiter de grand volume de données en un temps record.

Quel est l’intérêt des supercalculateurs pour la lutte contre le COVID-19 ?
Nombreux sont les pays qui ont reconnu l´énorme potentiel que représente les supercalculateurs dans la course au vaccin contre le COVI-19.
En guise d’exemple, Antonio Monari (un chercheur du CNRS) affirme « La puissance de calcul offerte par les supercalculateurs est fondamentale pour avoir des résultats le plus tôt possible et en testant un maximum de molécules ».
Par ailleurs, le supercalculateur Joliot-Curie, le plus puissant en France, a été intégralement dédié depuis plusieurs semaines aux chercheurs européens afin de mieux comprendre le comportement du virus. Trois projets sont lancés en se servant des capacités de calcul de ce supercalculateur :

  la simulation de protéines fonctionnelles du SARS-CoV-2 pour comprendre les mécanismes de l’infection virale ;
  le deuxième projet porte sur l’identification des molécules capables de bloquer le virus ;
  et enfin, le dernier projet combine l’étude des médicaments antipaludiques sur divers types de rythme cardiaque humain en tenant compte d’une variété de comorbidités qui peuvent être présentes au sein des populations infectées.

Les Etats-Unis quant à eux ont encore frappé plus fort en créant un consortium qui regroupe tous les leaders mondiaux de ce domaine : Amazon Web Services, Microsoft, Google Cloud et les acteurs incontournables de l’industrie des supercalculateurs à savoir AMD et NVIDIA. Parmi leurs projets figure l’étude de pistes pour expliquer pourquoi certaines personnes développent une forme beaucoup plus grave de la maladie que d’autres, et comment les sous-populations à travers le monde peuvent avoir des susceptibilités différentes à l’infection virale. Cette étude est basée sur une simulation dynamique des molécules en utilisant un supercalculateur.
Le Sénégal est-il prêt pour exploiter ce supercalculateur ?

Ce supercalculateur peut être porteur d’innovations technologiques qui vont transformer le potentiel économique du Sénégal par, d’une part la création de startups autour de la simulation numérique, de l’intelligence artificielle et d’autre part la création de nouveaux marchés porteurs comme le cloud computing.

Pour tirer parti de ces opportunités, il faudrait repenser intégralement nos offres de formation pour avoir les ressources humaines permettant d’exploiter efficacement les ressources d’un supercalculateur. La programmation d’un supercalculateur est une tâche qui se rapproche plus du monde de l’électronique que de l’informatique.

Bien que les clauses du contrat avec ATOS prévoient un accompagnement pendant 5 ans mais cela requiert une très bonne compréhension de la microarchitecture des ordinateurs, de la programmation parallèle, des techniques d’optimisations de mémoire cache, etc. C’est ce qui arrive d’ailleurs à la plupart des programmeurs débutants dans le domaine du calcul intensif. Au début, ils sont très enthousiastes d’avoir autant de puissance de calcul à leur portée, en se disant qu’ils vont s’éclater. En revanche, ils déchantent très rapidement en se rendant compte que leurs premiers résultats sont en-dessous des performances attendues, et parfois même pires que si ils avaient utilisé un ordinateur de bureau plus simple et moins puissant.

L’avènement de ces supercalculateurs s’accompagnent de plusieurs défis et force est de constater que nos chercheurs et étudiants ne sont pas encore très au point pour faire face à ces problématiques. Le passage d’une application séquentielle qui s’exécute sur un ordinateur conventionnelle en une application qui s’exécute sur un supercalculateur peut être très ardu et nécessite parfois à repenser toute l’architecture logicielle.

Les ingénieurs doivent maintenant concevoir des applications avec plusieurs tâches de telle sorte qu’il soit possible de paralléliser leurs traitements. Ils doivent être en mesure d’identifier les parties qui peuvent être divisées en plusieurs sous-tâches indépendantes, puis ces sous-tâches seront exécutées en même temps sur différentes machines. Je vous épargne des détails techniques, on pourra y revenir dans un autre entretien !
Enfin, nous devons nous servir de ce réveil brutal sonné par le COVID-19 pour positionner le Sénégal comme un pays précurseur dans le domaine du calcul intensif plutôt qu’un suiveur.

 

Moustapha LO
Ingénieur, Docteur en Informatique, Pittsburgh, USA
moustapha89.lo@gmail.com