Diverses couches de la terre ainsi que les bâtiments situés au-dessus et à l'intérieur d'elles se comportent différemment lors d'un tremblement de terre. Les interactions entre ces couches exposent la complexité des modèles sismiques. Crédit : 2018 Institut de recherche sur les tremblements de terre, L'Université de Tokyo.
Une équipe de chercheurs du Earthquake Research Institute, Département de Génie Civil et Centre des Technologies de l'Information de l'Université de Tokyo, et le RIKEN Center for Computational Science et RIKEN Center for Advanced Intelligence Project au Japon ont été finalistes du très convoité prix Gordon Bell pour des réalisations exceptionnelles dans le domaine du calcul haute performance. Tsuyoshi Ichimura avec Kohei Fujita, Takuma Yamaguchi, Kengo Nakajima, Muneo Hori et Lalith Maddegedara ont été félicités pour leur simulation de la physique des tremblements de terre dans des environnements urbains complexes.
Les tremblements de terre sont un énorme problème dans de nombreux endroits du monde, y compris, communément, Japon. Ils peuvent être dévastateurs et l'équipe d'Ichimura utilise les prouesses de codage avec la puissance des superordinateurs pour générer des modèles d'atténuation et de réponse aux catastrophes.
Les simulations réalistes de tremblements de terre sont difficiles en raison des phénomènes physiques de grande envergure opérant à différentes échelles. Ce problème complexe a conduit l'équipe à concevoir de nouvelles stratégies faisant appel à l'intelligence artificielle (IA) pour modéliser les tremblements de terre dans les centres urbains avec un degré élevé de précision.
"Dans le domaine de l'informatique, il existe un grand écart entre l'IA et les simulations basées sur la physique, " a déclaré Ichimura. " Nous avons estimé qu'il était possible d'améliorer les performances de notre simulation en comblant cet écart. Et ce sentiment s'est avéré être vrai."
Leur approche méthodologique mixte a utilisé l'IA et divers degrés de précision mathématique pour créer un tout nouveau code pour la simulation, avec une efficacité sans précédent. Ce nouveau code a atteint une vitesse presque quadruple par rapport à l'incarnation précédente de l'équipe.
Le supercalculateur Summit en a 9, 216 processeurs fabriqués par IBM et 27, 648 unités de traitement graphique produites par Nvidia, des versions avancées de celles trouvées dans les PC de jeu. Crédit :2018 Carlos Jones/ORNL.
Traditionnellement, les simulations physiques nécessitent une grande précision numérique pour obtenir des résultats qui correspondent bien à la réalité observée. Atteindre cette précision demande beaucoup de temps de calcul, qui consomme beaucoup d'énergie. Ce qui rend cette nouvelle méthode unique, c'est la façon dont le composant IA du système apprend où la précision est la plus utile et où elle peut être réduite sans sacrifier la précision globale, la simulation peut donc s'exécuter en moins de temps que si elle n'avait pas l'IA.
Le code de l'équipe s'est exécuté sur le supercalculateur de pointe Summit du laboratoire national d'Oak Ridge aux États-Unis. Daint au Centre national suisse de calcul intensif.
"Notre code est un tout nouveau type de solution de problèmes, qui est une frontière dans ce domaine, " conclut Ichimura. " Nous nous attendons à ce que ce nouveau code trouve sa place dans une nouvelle génération de simulateurs physiques. Nous espérons que cela aidera les gens à mieux comprendre, prévoir et se préparer aux tremblements de terre."
