Remark le supercalcul basé sur le cloud change la R&D

Le cloud a rendu la puissance de traitement des ordinateurs les plus puissants du monde accessible à un plus large éventail d’entreprises que jamais auparavant. Au lieu de devoir concevoir, concevoir et construire un supercalculateur, les entreprises peuvent désormais louer des heures dans le cloud, ce qui permet une puissance de calcul considérable pour la R&D. Mais par où les entreprises devraient-elles commencer ? Quels types de projets peuvent bénéficier de cet investissement ? Il existe quelques utilisations courantes qui ont fait leurs preuves : évaluer de nouvelles conceptions via une simulation basée sur le cloud plutôt qu’un prototypage physique, simuler l’interaction d’un produit avec des scénarios réels lorsque le prototypage physique n’est pas pratique et prédire les performances d’une gamme complète de projets potentiels. . Cela ouvre également des possibilités pour de nouveaux produits et services qui étaient auparavant impossibles ou peu pratiques.

Alors que le cloud est désormais omniprésent dans l’informatique d’entreprise, il y a un domaine où le passage au cloud n’a fait que commencer tranquillement : le supercalcul. Terme générique désignant les ordinateurs les plus grands et les plus puissants du monde, les superordinateurs n’étaient autrefois disponibles que pour les gouvernements, les universités de recherche et les sociétés les plus riches, et étaient utilisés pour déchiffrer les codes ennemis, simuler la météo et concevoir des réacteurs nucléaires. Mais aujourd’hui, le cloud fait entrer le supercalcul dans le courant dominant.

Cette transition a le potentiel d’accélérer (ou de perturber) la façon dont les entreprises fournissent des produits d’ingénierie complexes, de la conception de fusées spatiales et d’avions supersoniques à la création de nouveaux médicaments et à la découverte de vastes réserves de pétrole et de gaz cachées sous terre. Tout comme le cloud computing d’entreprise a créé de nouvelles façons pour les entreprises d’engager les clients et les perturbations du logiciel en tant que service dans l’informatique mobile, le supercalcul ouvrira de nouvelles possibilités d’innovation, accélérant la vitesse de la R&D et du développement de produits par des ordres de grandeur.

Par exemple, il a fallu au programme de transport supersonique Concorde 25 ans et 5 milliards de dollars (ajustés pour l’inflation) pour lancer son premier vol commercial en 1976. Comparez cette chronologie avec Boom Supersonic, une startup qui promet de réduire de moitié les voyages aériens, transportant des passagers entre New York et Paris en 3h30. Fondée seulement en 2014, elle prévoit de livrer son avion supersonique Overture en deux fois moins de temps, avec une petite fraction du coût et du personnel.

La vitesse rapide de R&D de Boom a été tirée par le supercalcul dans le cloud. Des simulations logicielles rapides ont permis à l’entreprise de remplacer la plupart des prototypes physiques et des essais en soufflerie requis par Concorde. Grâce au cloud, Boom (qui est un client Rescale) peut se permettre d’exécuter rapidement 53 millions d’heures de calcul sur Amazon Web Services (AWS) avec des plans pour passer à plus de 100 millions d’heures de calcul. La société s’est déjà engagée auprès de United à acheter 15 de ses avions de transport supersoniques, bien que l’avion n’ait pas encore volé. C’est la confiance que les compagnies aériennes ont dans les millions d’heures de résultats de simulation informatique produits jusqu’à présent.

Alors, compte tenu du potentiel de cette technologie, pourquoi moins d’un supercalculateur sur quatre pour les simulations est-il basé sur le cloud ? La réponse simple est que c’est difficile. L’ingénierie informatique nécessite une pile technologique complexe et spécialisée, et peu de services informatiques d’entreprise disposent de l’expertise interne pour mettre en place une véritable opération de R&D dans le cloud.

Il y a plusieurs raisons à cela. Premièrement, l’infrastructure informatique haute performance, qui rend possible l’ingénierie informatique, est une nouvelle offre pour les fournisseurs de cloud public. Deuxièmement, le logiciel de simulation nécessaire peut être complexe à mettre en place et à entretenir. Troisièmement, choisir la bonne combinaison logiciel/matériel et maintenir la bonne configuration à mesure que la technologie informatique progresse est essentiel pour obtenir des performances optimales pour les charges de travail d’ingénierie informatique. Je sais à quel point ce processus peut être difficile pour les organisations, car mon entreprise, Rescale, est spécialisée dans l’aide aux entreprises pour configurer et automatiser ces systèmes.

Bien qu’il puisse être difficile de faire fonctionner un supercalculateur basé sur le cloud, les récompenses peuvent en valoir la peine. Aujourd’hui, les chercheurs peuvent utiliser le logiciel de simulation de leur choix avec une puissance de calcul presque illimitée, sans avoir à se soucier de l’infrastructure, et exécuter des postes de travail basés sur le cloud pour interagir avec leurs simulations ou leurs modèles. Les leaders technologiques peuvent appliquer des politiques pour contrôler les coûts et trouver l’équilibre entre temps de solution et réduction des coûts. En bref, il s’agit d’une expérience de calcul intensif centrée sur la R&D, disponible à la demande et facturée à la consommation.

La question est, comment savez-vous que vous avez un problème qu’un supercalculateur pourrait aider à résoudre ?

Quand un supercalculateur en vaut-il la peine ?

Au cours de la dernière décennie, les mégadonnées ont donné à l’entreprise de nouvelles perspectives commerciales approfondies et amélioré la façon dont de grands ensembles de données sont analysés. Les méthodes informatiques en R&D amélioreront de manière tout aussi profonde les performances physiques des produits conçus par simulation. Le fil conducteur de toutes les simulations est que nous déterminons les observations probables de la manière dont un produit interagirait avec son environnement, sur la base des principes scientifiques qui façonnent notre monde – de la physique à la chimie en passant par la thermodynamique.

Le supercalcul basé sur le cloud peut être particulièrement utile pour les organisations dans les situations suivantes :

Accélérer la mise sur le marché: L’évaluation de nouvelles conceptions via la simulation basée sur le cloud plutôt que le prototypage physique peut considérablement accélérer la rapidité avec laquelle les entreprises peuvent commercialiser de nouvelles innovations de produits. La start-up floridienne Sensatek a créé un capteur IoT innovant qui adhère aux aubes de turbine pour mesurer les contraintes internes des moteurs à réaction pendant le vol. L’armée de l’air voulait acheter les capteurs de Sensatek, mais l’entreprise n’avait pas les ressources pour acheter des supercalculateurs pour améliorer son produit assez rapidement, jusqu’à ce qu’elle se tourne vers le cloud computing haute performance. De même, Specialized Bicycles exécute des simulations avec un prototypage rapide afin de pouvoir affiner rapidement l’aérodynamisme et les performances globales de leurs vélos de route.

jumeaux numériques: La simulation de l’interaction d’un produit avec des scénarios du monde réel est essentielle lorsque le prototypage physique n’est pas pratique. Par exemple, Commonwealth Fusion Systems, une start-up de réacteurs à fusion nucléaire, s’appuie sur des simulations pour valider les conceptions potentielles de réacteurs, car aucun réacteur à fusion commercial n’a jamais existé. Firefly Aerospace, une startup de fusées basée au Texas, s’appuie sur l’ingénierie informatique pour explorer et tester ses conceptions de fusées commerciales liées à la lune. De même, les fabricants de médicaments ont besoin de simulations complexes pour savoir comment les molécules vont interagir avec un environnement biologique avant de pouvoir s’engager à produire de nouvelles découvertes de médicaments.

Combinez l’IA/ML avec la simulation: Les simulations peuvent non seulement prédire les performances d’un seul produit conçu par l’homme, mais également prédire les performances d’une gamme complète de projets potentiels. Les organisations qui investissent dans ces expériences virtuelles développent la propriété intellectuelle des modèles couvrant un large éventail de paramètres de conception et d’implications pour les performances des produits. C’est là que les premiers utilisateurs acquièrent un avantage concurrentiel avec leurs actifs de données. Les constructeurs automobiles comme Nissan, Hyundai et Arrival permettent à leurs ingénieurs de tester beaucoup plus facilement et plus rapidement de nouvelles techniques de conception pour construire des véhicules plus sûrs et plus efficaces dans un environnement d’exploitation de plus en plus complexe avec des capacités autonomes, électriques et connectées. En développant des systèmes avancés d’aide à la conduite, les algorithmes ML peuvent entraîner le logiciel du conducteur dans des mondes simulés. Tout comme les essais en soufflerie d’avions sont devenus virtuels, les essais de systèmes de conduite autonome le peuvent aussi. Dans le domaine des sciences de la vie, Recursion Pharmaceuticals applique des techniques d’intelligence artificielle à la biologie et accélère la découverte de nouveaux médicaments en analysant les cellules 20 fois plus rapidement grâce à l’apprentissage automatique sur des superordinateurs.

Nouveaux produits ou services informatiques: L’échelle du cloud et la nature connectée créent de nouvelles possibilités pour la science et l’ingénierie. Par exemple, Samsung Electronics a créé une plate-forme basée sur le cloud pour la collaboration en ingénierie informatique afin que les clients sans usine – qui conçoivent et vendent du matériel mais ne le fabriquent pas – puissent utiliser une variété d’outils d’automatisation de la conception électronique à la demande et collaborer sur des projets avec Samsung. avant la fabrication. Cette nouvelle approche apporte essentiellement l’intégration continue (une pratique courante dans le développement de logiciels aujourd’hui) aux produits d’ingénierie. Les ingénieurs peuvent non seulement valider rapidement leurs décisions de conception, mais aussi les intégrer dans un système global pour une collaboration continue et une simulation et une validation au niveau du système.

Du Big Data au Big Compute

Avec tous les investissements de la dernière décennie dans les médias sociaux, les technologies mobiles et cloud, les prochaines grandes transformations de l’industrie sont susceptibles de se produire dans le monde de la science et de l’ingénierie. Dans ce nouveau monde, la génération de données – et pas seulement leur collecte – gagnera en importance à mesure que les simulations qui créent des jumeaux numériques de produits du monde réel deviennent plus courantes.

L’exploitation du supercalcul dans le cloud devient essentielle à l’innovation dans de nombreux secteurs, en particulier dans la mesure où l’intégration continue et la livraison continue associent de plus en plus la R&D aux cycles de produits et au processus de livraison de logiciels d’une entreprise. Le supercalcul dans le cloud rend possible ce qui ressemblait hier à de la science-fiction. En fait, il existe des industries entières qui n’existent que grâce à cette nouvelle puissance de calcul – comme les voyages spatiaux privés.

Les sociétés de fusées comme SpaceX et Blue Origin étaient à peine possibles il y a 15 ans. Ces leaders de l’innovation aérospatiale ont eu besoin de centaines de millions de dollars rien que pour construire l’infrastructure informatique capable d’exécuter les simulations dont leurs entreprises avaient besoin. Mais les entreprises aérospatiales de nouvelle génération comme Firefly, Relativity et Virgin Orbit peuvent désormais fournir des résultats de R&D à moins d’un dixième du coût de leurs homologues traditionnels. Et ils peuvent le faire aujourd’hui à n’importe quelle échelle, supprimant rapidement les obstacles à l’innovation.

Aujourd’hui, n’importe qui peut construire un supercalculateur de classe mondiale avec sa carte de crédit. Cela modifie le rythme et la dynamique de l’innovation, dont l’impact n’a commencé à se faire sentir que récemment.

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