Deux décennies de calcul scientifique à l’échelle planétaire

Imaginez un ordinateur planétaire capable de stocker et de traiter des centaines de pétaoctets de données pour les besoins des activités de recherche d'une communauté mondiale de scientifiques. Cet ordinateur, c'est la Grille de calcul mondiale pour le LHC (WLCG), qui fête cette année son 20e anniversaire.

Conçue à l'origine pour traiter les volumes de données sans précédent du Grand collisionneur de hadrons (LHC), la Grille de calcul mondiale pour le LHC a évolué et est devenue un réseau mondial reliant des centaines de centres de calcul répartis dans plus de 40 pays. Elle permet à des milliers de scientifiques du monde entier de stocker, de traiter et d'analyser de gigantesques volumes de données quasiment en temps réel, contribuant ainsi à des découvertes aux frontières de la recherche en physique des particules et au-delà.

Le 8 décembre, un événement spécial organisé au Portail de la science du CERN a réuni la communauté internationale qui a fait de cet ambitieux projet l'une des plus grandes collaborations du monde pour l'informatique distribuée. Des personnalités associées au projet ont présenté son histoire, ses défis et ses perspectives futures. Les Robertson, dont les travaux et le leadership ont été déterminants durant les premiers jours de la Grille, est revenu sur la genèse du projet et les défis posés par la réalisation d'un projet totalement inédit. À l'époque, l'idée était ambitieuse ; il fallait à la fois des innovations technologiques et une coopération sans précédent entre les pays. L'histoire a montré que l'on avait vu juste : la Grille est rapidement passée du concept à la réalité, ouvrant la voie à un nouveau modèle de calcul scientifique à grande échelle.

Pour le centre de calcul de l'Academia Sinica de Taipei, par exemple, devenir membre de la Grille de calcul mondiale pour le LHC a eu des conséquences importantes. Après être devenu le premier centre de niveau 1 de la Grille, l'institution est rapidement devenue un pôle pour le partage des connaissances à travers l'Asie et l'Europe. Elle a permis de développer une expertise dans le domaine de l'informatique distribuée et de la mise en réseau, tout en aidant d'autres institutions de la région à se joindre au mouvement. Selon Simon Lin, ancien directeur du Centre de calcul de l'Academia Sinica, la véritable réussite n'est pas technologique mais humaine : en réunissant des scientifiques d'Asie et d'Europe, le projet a favorisé l'émergence d'une communauté unie par un partage de connaissances et un objectif commun.

Le modèle de collaboration de la Grille de calcul mondiale pour le LHC est au cœur de son succès. L'infrastructure de la Grille gère les gigantesques volumes de données du LHC, mais est aussi utilisée au-delà du LHC, voire hors du champ de la physique des hautes énergies. C'est ainsi un outil essentiel dans des disciplines utilisant de grandes quantités de données telles que l'astronomie, l'astrophysique des particules et la recherche sur les ondes gravitationnelles. En mettant en commun un écosystème pour le stockage, la distribution et l'analyse des données, la Grille permet aux scientifiques de toutes disciplines de collaborer efficacement sans dupliquer les ressources.

Cette même flexibilité et cette approche collaborative ont également permis à la Grille d'apporter des bénéfices concrets à la société : pendant la pandémie de COVID-19, une partie de ses ressources informatiques a été rapidement réaffectée à des études sur le repliement des protéines. « La Grille de calcul mondiale pour le LHC a été conçue il y a 20 ans en tant qu'outil technique permettant aux scientifiques de réaliser leurs calculs. En se développant, elle est devenue bien plus que cela. C'est désormais une collaboration mondiale qui s'inscrit dans la nature collaborative de la physique des hautes énergies et de la science en général », résume Simone Campana, chef du projet Grille de calcul mondiale pour le LHC.

La Grille de calcul mondiale pour le LHC a été une référence pour le développement des grilles de calcul distribué, en s'appuyant sur les travaux des infrastructures électroniques européennes (EGI) et nord-américaines (OSG).

Prochainement, des technologies clés telles que l'intelligence artificielle et, à plus long terme, l'informatique quantique, ont le potentiel de façonner grandement l'évolution de l'infrastructure de la Grille de calcul mondiale pour le LHC, en l'orientant vers des architectures plus hétérogènes. « Nous sommes désormais à un stade où l'intelligence artificielle peut vraiment nous apporter de nouvelles améliorations et de nouveaux résultats scientifiques », explique Sofia Vallecorsa, coordinatrice de l'initiative Technologie quantique du CERN.

Ces développements sont particulièrement importants au moment où la communauté scientifique se prépare à relever les défis liés aux données de l'ère du LHC à haute luminosité et des projets qui suivront.