Une équipe de chercheurs du Laboratoire national d'Oak Ridge du Département de l'énergie et de l'Université technologique du Tennessee a créé un modèle d'inondation 2D open source conçu pour un système informatique multiarchitecture. La boîte à outils bidimensionnelle des inondations par ruissellement pour les besoins opérationnels, ou TRITON, peut utiliser plusieurs unités de traitement graphique, ou GPU, pour modéliser les inondations plus rapidement et plus précisément que les outils existants.

La modélisation des inondations est un élément essentiel de la préparation et de la réponse aux situations d'urgence. Cependant, les modèles doivent être à la fois rapides et précis (renvoyant des résultats de simulation en quelques minutes) pour être des outils utiles pour la prise de décision et la planification. Plus la résolution du modèle est élevée, plus la puissance de calcul nécessaire à son exécution est importante. Les organisations peuvent donc recourir à des modèles plus simples qui sacrifient la précision à la vitesse. La puissance de calcul des GPU permet aux calculs des modèles haute résolution de s'exécuter plus rapidement que les modèles plus simples qui n'utilisent que des processeurs.

Alors que le calcul haute performance est devenu un outil indispensable pour la science, il est également devenu une exigence pour les modèles d'inondation modernes de tirer parti de la force des architectures hybrides CPU + GPU. TRITON, dont le développement a été financé par le programme de modélisation météorologique numérique de l'Air Force, est spécifiquement optimisé pour la conception multiarchitecture de supercalculateurs comme l'IBM AC922 Summit à l'Oak Ridge Leadership Computing Facility.

"La particularité de TRITON n'est pas seulement qu'il utilise des GPU, ce n'est pas le seul modèle d'inondation accessible par GPU. Mais il est personnalisé pour utiliser plusieurs GPU simultanément, ce qui le rend approprié pour résoudre les problèmes d'inondation sur Summit", a déclaré Shih-Chieh. Kao, un chef de groupe ORNL qui a dirigé le projet.

L'équipe a mis le modèle à l'épreuve sur Summit pour démontrer sa cohérence, sa stabilité et certaines de ses capacités uniques, telles que l'hydrogramme de ruissellement. Ces données facultatives permettent à TRITON de simuler des crues pluviales, c'est-à-dire des crues éclair locales, en plus des crues fluviales. Lors d'une crue fluviale, un ruisseau ou une rivière grossit et inonde une plaine inondable. En utilisant un ensemble de données de l'Agence fédérale de gestion des urgences des zones inondables de 100 ans comme référence, les simulations qui utilisaient l'hydrogramme de ruissellement étaient plus précises que le modèle hydraulique de base seul.

"Afin de vraiment comprendre l'impact des inondations, nous devons comprendre les inondations, qui incluent la profondeur d'une rivière et expliquent les différents événements d'inondation :inondations fluviales et éclairs. Les modèles d'inondation conventionnels ne traitent généralement que les inondations fluviales. TRITON peut traiter les deux et fournir plus informations sur l'impact des inondations », a déclaré Kao. "Si vous disposez de ces informations sur les inondations, vous pouvez les superposer sur les actifs et évaluer ceux qui sont à risque et ceux qui ne le sont pas."

Dans un autre cas test, l'équipe a simulé l'inondation de 2017 dans la région métropolitaine de Houston causée par l'ouragan Harvey. La simulation a duré 10 jours et a été modélisée sur deux configurations matérielles différentes :l'une utilisant plusieurs CPU et l'autre utilisant plusieurs GPU. Les résultats ont clairement démontré l'avantage d'un modèle d'inondation conçu pour fonctionner sur une configuration multi-GPU. Même la plus petite configuration matérielle (un nœud de calcul avec six GPU) a terminé la simulation plus rapidement que la configuration multiprocesseur la plus puissante de 64 nœuds.

En tant que boîte à outils open source, TRITON est disponible gratuitement et peut être utilisé sur une gamme de plates-formes informatiques, des ordinateurs portables et de bureau aux superordinateurs. Les membres de l'équipe de recherche développent en permanence de nouvelles fonctionnalités et travaillent sur des algorithmes pour faire évoluer les capacités actuelles jusqu'à un niveau opérationnel.

"TRITON sera une base sur laquelle nous pourrons continuer à construire, et nous l'appelons une boîte à outils pour une raison. Nous continuons à construire pour le rendre plus utile, c'est notre vision. À mesure que la puissance de calcul augmente et que les prix baissent, tout le monde devrait éventuellement ont plus d'accès pour utiliser ces capacités afin de mieux simuler les inondations », a déclaré Kao. + Explorer plus loin

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