Le supercalculateur Titan (Cray XK7) , déployé dans les installations de l'ORNL (Oak Ridge National Laboratory ) dans le Tennessee, est capable de traiter 20 000 trillions (vingt mille mille milliards) de calculs par seconde. Le Titan est 10 fois plus rapide que son prédécesseur appelé Jaguar, qui a été déployé en 2009 et était considéré comme le supercalculateur le plus rapide du monde jusqu'à ce qu'il soit détrôné en juin 2010 par un concurrent chinois baptisé Tianhe-1A, en service au centre Supercomputer de Tianjin.

Le déploiement du Titan arrive quelques semaines avant la publication du prochain Top500, qui regroupe les 500 superordinateurs les plus rapides au monde. Le numéro 1 du Top500 publiée en juin de cette année était le Sequoia (IBM Blue Gene /Q system) déployé par le laboratoire Lawrence Livermore à Livermore en Californie, qui dépend également du ministère américain de l'Énergie (DOE)

« La compétitivité américaine est très importante du point de vue de la sécurité globale et de la sécurité nationale », a déclaré dans une interview Jeffrey Nichols, directeur du laboratoire associé pour l'informatique et les sciences de calcul à l'ORNL. «Il est absolument essentiel que nous restions compétitifs dans ce domaine de haute technologie, indispensable pour développer certaines solutions scientifiques ».

Une course disputée par la Chine, le japon et les USA

Des pays comme le Japon et la Chine ont rapidement remis à jour leurs capacités de calcul scientifique pour progresser dans le top cinq, a déclaré M. Nichols. Mais les États-Unis ont un usage plus efficace de la puissance de calcul disponible pour résoudre certains problèmes scientifiques, a déclaré le directeur. « Si vous regardez Oak Ridge et ce que nous mettons sur la table, les développeurs d'applications peuvent utiliser ce supercalculateur à une grande échelle. La Chine ne le propose pas ainsi. Ils ont un modèle de développement économique qui signifie nous allons mettre en place le matériel et les chercheurs peuvent entrer et payer pour utiliser la machine dans le but de faire leur recherche scientifique », a déclaré M. Nichols.


Les équipes finissant le montage du Titan Cray XK7

L'ORNL accueille favorablement les propositions de scientifiques et 40 projets sont choisis chaque année pour utiliser les installations informatiques du laboratoire. Les projets sont sélectionnés au mérite par des experts scientifiques, mais aussi en s'assurant que les applications sont bien optimisées afin que les ressources de calcul ne soient pas gaspillées. Les scientifiques sélectionnés pour utiliser Titan n'ont rien à payer pour l'utilisation. Plus de puissance informatique permet d'augmenter la découverte de connaissances, et aide à la réalisation de simulations plus réalistes, a dit M. Nichols, ajoutant encore que Titan aidera les États-Unis dans des domaines de recherche tels que les sciences biologiques, climatiques, de l'énergie et de l'espace.

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Par exemple, l'ORNL mène des recherches sur les sciences des neutron qui comprennent la construction de moteurs à combustion avec des émissions réduites et d'une plus grande efficacité. Ces expériences sont liées à l'économie du pays, de l'environnement et à la sécurité nationale, et les plus rapides des superordinateurs comme Titan permettent de faire avancer plus vite la recherche dans ce domaine, a déclaré M. Nichols.


Le GPU Nvidia Tesla K20 apporte des performances en calcul et une consommation maitrisée

Titan est un superordinateur Cray XK7, qui utilise 18 688  processeurs AMD Opteron 6274 avec 16 coeurs (épaulés par 700 To de RAM), associés à 18 688 puces graphiques Nvidia Tesla K20. Les GPU sont capables d'exécuter plus rapidement certaines applications scientifiques et mathématiques, tandis que les processeurs sont meilleurs pour les traitements en série. En exploitant cette puissance de calcul conjointe (CPU et GPU), les supercalculateurs sont en mesure de fournir de meilleures performances tout en restant plus économes en énergie, a déclaré Steve Scott, directeur de la  gamme Tesla chez Nvidia. Dans les faits, Titan rassemble 200 armoires serveur, comme son prédécesseur Jaguar. L'ORNL a mis à niveau son architecture en passant à 16 coeurs par CPU et retenant les derniers processeurs graphiques du marché, qui sont plus rapides et plus économes en énergie.

10 millions de dollars en énergie par an

Titan consomme environ 9 mégawatts d'énergie et les coûts de fonctionnement en énergie pourraient s'élever à 10 millions de dollars par an, a déclaré M. Nichols. Le DOE est prêt à absorber ce coût, car il sait qu'un programme de recherche sophistiqué est nécessaire, a déclaré M. Nichols.

La prochaine étape pour les superordinateurs est d'atteindre la performance exaflopique, soit environ 1 000 pétaflops, d'ici à 2018. L'ORNL met à niveau son supercalculateur tous les trois à quatre ans, et M. Nichols s'attend donc à une importante évolution de Titan en 2016. Il espère également un système exaflopique sera mis en place à l'ORNL en 2020, bien qu'il ait ajouté que rien n'était certain. «Nous devons commencer à réfléchir à une machine exaflopique 2020 ou 2016. Nous devons commencer à parler aux fournisseurs au sujet de ces machines», a déclaré M. Nichols.