Calcul Québec soutient des chercheurs de LIGO
Les courbes théoriques calculées sur Briarée et Guillimin
Calcul Québec a accueilli avec enthousiasme l’annonce faite par l’équipe du Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) cette semaine. La confirmation par observation directe de l’existence des ondes gravitationnelles, prédite par la théorie de la relativité générale d’Einstein il y a une centaine d’années, est un grand pas pour la physique et nous sommes très heureux d’avoir pu jouer un rôle dans cette découverte.
En effet, l’équipe d’un des chercheurs de la collaboration LIGO, le professeur Harald Pfeiffer de l’université de Toronto, est au nombre des utilisateurs de Calcul Québec, et les simulations d’ondes gravitationnelles utilisées pour analyser l’événement observé le 14 décembre dernier ont été effectuées sur nos serveurs de calcul Briarée et Guillimin, ici même à Montréal.
« Pour pouvoir observer des ondes gravitationnelles, on a besoin de savoir quelle forme prend ce que l’on cherche. Pour y parvenir, nous avons simulé de grandes quantités d’ondes produites dans différentes conditions. » nous a expliqué le professeur Pfeiffer. « Nous effectuons nos calculs de simulation sur quelques milliers de cœurs de calcul à la fois. Chaque onde simulée requiert environ 200 cœurs, et nous en simulons le plus grand nombre possible en parallèle. Le signal détecté le 14 septembre dernier était suffisamment fort pour que nous n’ayons pas besoin des formes d’ondes connues pour discerner le signal du bruit, et la qualité de ce signal nous a permis de déterminer par comparaison avec des courbes théoriques la masse et le spin des deux trous noirs impliqués dans la collision. »
Les masses des deux trous noirs ont été évaluées à 36 et 29 fois la masse du soleil.
« L’efficacité de leur code en augmentant l’échelle est une pure merveille. L’augmentation de la vitesse d’exécution est pratiquement linéaire en fonction du nombre de cœurs de calcul utilisés. » a déclaré Daniel Stubbs, un des analystes en calcul informatique de pointe du site de Calcul Québec situé à l’Université de Montréal. « Un problème souvent rencontré en calcul informatique est que l’utilisation de plus de cœurs en parallèle ne fait pas toujours augmenter la vitesse d’exécution du programme comme on pourrait s’y attendre. Pour comprendre ce qui peut se passer, imaginez que vous essayez de faire une grande quantité de soupe dans une cuisine. Si vous demandez à vingt personnes de vous aider au lieu de confier la tâche à un seul chef, il est possible que vos volontaires finissent par se nuire entre eux et vous risquez de prendre cinq fois plus de temps pour produire la même quantité de soupe que le chef seul, sans pour autant que la soupe soit meilleure. Mais coordonnez intelligemment les tâches de votre équipe et ces vingt paires de bras supplémentaires vous permettront de préparer une excellente soupe en cinq minutes au lieu d’une heure. Ce genre de gain de performance est particulièrement difficile à atteindre dans le cas du genre de calculs qu’effectue l’équipe du professeur Pfeiffer. Ils doivent résoudre des systèmes d’équations aux dérivées partielles non linéaires, un type de problème dont la parallélisation est ardue. Que leur code y parvienne aussi bien est en soi remarquable. »
Les résultats annoncés cette semaine prennent par ailleurs une valeur toute particulière pour notre directrice générale par intérim Suzanne Talon : « Les expériences LIGO et VIRGO ont commencé leurs opérations à l’époque où j’étais étudiante au doctorat à Paris, avec un conjoint travaillant dans le domaine de la relativité générale numérique. Nous suivions donc de très près l’avancement des travaux des équipes américaines et européennes, encore aux prises avec les vibrations des trains ! Une vingtaine d’années plus tard, je suis heureuse de voir que les serveurs de Calcul Québec ont servi à raffiner les calculs théoriques essentiels à la confirmation des mesures expérimentales. »
« Briarée et Gillimin sont des outils très agréables à utiliser. » nous a confié le professeur Pfeiffer. « Nous apprécions les temps d’attente raisonnables avant l’exécution des tâches. »
L’équipe LIGO de Toronto. De gauche à droite : Harald Pfeiffer, Heather Fong et Prayush Kumar. Photo Diana Tyszko, Université de Toronto.
Le professeur Pfeiffer, qui menait des recherches aux États-Unis avant de s’établir à Toronto en 2009, note qu’à l’époque, il disposait au Canada de ressources informatiques plus performantes que celles avec lesquelles ses collègues américains travaillaient. « Cette situation a eu tendance à s’inverser dans les dernières années avec le vieillissement des superordinateurs canadiens et la mise en service de nouvelles machines aux États-Unis. J’espère que les choses changeront avec les nouveaux investissements de la FCI et les nouveaux systèmes de Calcul Canada qui seront en opération en 2017. »
