La société informatique britannique Signaloid a rejoint le CERN openlab, le partenariat public-privé par lequel le CERN évalue les technologies de l’information émergentes pour le calcul scientifique. Dans le cadre de cette collaboration, le CERN et Signaloid évalueront la technologie de matériel de calcul à distribution étendue (UxHw®) de Signaloid au sein du banc d’essai des architectures hétérogènes du CERN openlab, qui explore de nouvelles technologies de processeurs pour les futures infrastructures de calcul scientifique.
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Signaloid joins CERN openlab: Putting Signaloid's UxHw® Technology to the Test at the World's Largest Particle Collider
Cette collaboration intervient alors que les organismes de recherche du monde entier adoptent de plus en plus des architectures de calcul hétérogènes combinant des CPU, GPU et accélérateurs spécialisés afin de traiter plus efficacement des charges de travail exigeantes. À l’approche du Grand collisionneur de hadrons à haute luminosité (HiLumi LHC), le CERN évalue toute une gamme de technologies informatiques émergentes susceptibles de répondre à ses besoins de calcul en forte croissance.
« Les architectures hétérogènes deviennent essentielles pour le LHC HiLumi, et le CERN openlab est à l’avant-garde d’un modèle d’évaluation des technologies informatiques de nouvelle génération, telles que la technologie matérielle de calcul à distribution étendue de Signaloid. Le déploiement prochain de la pile matérielle et logicielle de Signaloid au CERN openlab illustre le type d’innovation architecturale que le CERN openlab a été créé pour évaluer », déclare Maria Girone, directrice technique du CERN openlab.
Préparation du LHC à haute luminosité
Le Grand collisionneur de hadrons (LHC) est le plus grand accélérateur de particules au monde. En faisant entrer en collision des protons à une vitesse proche de celle de la lumière, les scientifiques du CERN étudient les éléments constitutifs fondamentaux de la matière et cherchent des réponses à certaines des plus grandes questions de la physique.
Une grande partie de ces recherches repose sur la simulation de Monte Carlo, qui permet aux physiciens de comparer des mesures expérimentales à des millions de collisions de particules simulées. La génération de ces simulations nécessite de calculer à plusieurs reprises les mêmes processus physiques à l’aide de différentes données aléatoires, ce qui fait de la génération d’événements Monte Carlo l’une des charges de travail les plus exigeantes en termes de calcul en physique des particules.
Lorsque le LHC HiLumi entrera en service dans le courant de cette décennie, le nombre de collisions enregistrées augmentera considérablement. Si cela promet des opportunités scientifiques sans précédent, cela exercera également une pression énorme sur l’infrastructure informatique du CERN, la demande de calcul prévue devant dépasser les ressources disponibles.
UxHw : au-delà des capacités des ordinateurs classiques, disponible dès aujourd’hui en production
Plutôt que de remplacer les processeurs conventionnels, la technologie UxHw® de Signaloid est conçue pour étendre les systèmes de calcul hétérogènes grâce à une prise en charge native du calcul directement sur des représentations numériques de distributions de probabilité continues. Grâce à cette capacité, au lieu d’exécuter à plusieurs millions de reprises le même noyau avec différentes entrées aléatoires (ce qu’on appelle l’échantillonnage), les logiciels fonctionnant sur UxHw peuvent effectuer des calculs directement sur les distributions de probabilité, en un seul passage d’exécution, tout en ne nécessitant que des modifications minimes des logiciels existants.
Lors de tests de performance comparatifs avec les plateformes de serveurs hautes performances actuelles, UxHw a démontré des gains de vitesse pouvant atteindre 2 000 fois pour des charges de travail représentatives allant de la physique des hautes énergies à la modélisation des risques réglementaires pour les banques, en passant par les simulations utilisées dans la conception de puces et la robotique. Des gains d’efficacité supplémentaires sont attendus grâce aux implémentations ASIC sur mesure récemment développées par Signaloid, dont la première a été finalisée en mai 2026 à l’aide d’un procédé de fabrication TSMC à faible consommation d’énergie.
Évaluation d’une nouvelle architecture informatique
Dans le cadre du banc d’essai Heterogeneous Architectures Testbed du CERN openlab, le CERN et Signaloid évalueront un flux de travail représentatif de génération d’événements par la méthode de Monte Carlo, basé sur le cadre d’applications Pepper, pour des collisions proton-proton produisant plusieurs gluons. Le projet évaluera les performances de calcul, la précision numérique et l’effort d’intégration, ce qui permettra de déterminer dans quels domaines les technologies de calcul distribué étendu, telles que UxHw, peuvent compléter l’infrastructure de calcul scientifique existante basée sur les CPU et les GPU. Ce projet conjoint vise à identifier les domaines dans lesquels le calcul distribué apporte une valeur ajoutée au sein du pipeline de génération d’événements Monte Carlo, ainsi que les considérations pratiques liées à l’intégration de cette technologie dans les logiciels existants de physique des hautes énergies.
« L’avenir du calcul haute performance ne sera pas défini par une architecture de processeur unique, mais par des systèmes hétérogènes combinant du matériel spécialisé pour différentes classes de calculs », déclare Phillip Stanley-Marbell, fondateur et directeur général de Signaloid. « Nous sommes ravis que le CERN openlab évalue UxHw aux côtés d’autres technologies informatiques émergentes. La physique expérimentale des particules représente l’un des environnements les plus exigeants et les plus passionnants pour démontrer son potentiel. »
Stefan Roiser, ingénieur informatique senior au CERN, déclare : « La plus grande partie des ressources informatiques du LHC est consacrée à la simulation de collisions de particules. Nous allons explorer la technologie de Signaloid dans le cadre de la génération d’événements par la méthode de Monte Carlo, première étape de la chaîne de simulation qui devrait connaître une augmentation substantielle des coûts lors de la prochaine période d’acquisition de données High Luminosity (HiLumi) du CERN. La génération d’événements reposant fortement sur des distributions multidimensionnelles, la technologie UxHw de Signaloid présente un fort potentiel pour accélérer ce logiciel, contribuant ainsi à respecter les budgets de calcul prévus pendant la phase HiLumi du LHC, qui débutera en 2030. »
Cette collaboration s’inscrit dans une tendance plus large du calcul haute performance. Partout dans le monde, les gouvernements et les organismes de recherche investissent dans des systèmes de calcul hétérogènes capables de combiner plusieurs architectures de processeurs pour des charges de travail scientifiques et d’IA de plus en plus complexes, notamment le supercalculateur hétérogène AI Research Resource (AIRR) prévu au Royaume-Uni, d’un coût de 750 millions GBP.
À propos de Signaloid
Signaloid développe une plateforme de calcul qui réduit considérablement le temps d’exécution et les besoins en infrastructure de calcul pour des charges de travail allant des simulations d’ingénierie à la robotique en passant par l’IA physique. Fondées par le professeur Phillip Stanley-Marbell, ancien professeur de calcul physique à l’université de Cambridge, les plateformes de calcul de Signaloid permettent aux logiciels d’opérer directement sur des distributions de probabilités grâce à son architecture matérielle de calcul étendue aux distributions (UxHw®). La technologie de Signaloid est disponible via des plateformes cloud, sur site et de calcul en périphérie, et est utilisée par plus de 3 000 développeurs à travers le monde.
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