- Le supercalcul est à l'origine de tout, des prévisions climatiques à la médecine personnalisée, avec des centres comme le BSC et MareNostrum 5 qui ouvrent la voie.
- L'intelligence artificielle et le supercalcul se nourrissent mutuellement, tandis que des plateformes comme AMD ROCm 7 améliorent les performances de l'IA.
- L'Europe et des pays comme le Mexique rivalisent pour obtenir une position stratégique dans les domaines des puces, des infrastructures de calcul haute performance et de la formation de talents spécialisés.
- L'essor du calcul extrême soulève des défis énergétiques, éthiques et de puissance liés au contrôle des données et des ressources informatiques.
Le supercalcul est devenu le moteur silencieux et puissant qui alimente tout, de l'intelligence artificielle aux prévisions météorologiques, en passant par la médecine personnalisée et la conception de nouveaux matériaux. Derrière chaque avancée scientifique majeure se cache généralement un centre de calcul colossal, un « cerveau » composé de millions de processeurs fonctionnant en parallèle pour résoudre des problèmes qu'un ordinateur classique mettrait des siècles à résoudre.
Ces dernières années, les interviews et les reportages sur les supercalculateurs, l'IA et l'informatique quantique ont offert un aperçu d'un écosystème où s'entremêlent technologies de pointe, talents scientifiques, politiques industrielles et débats éthiques de haut niveau. Du Barcelona Supercomputing Center (BSC) et son supercalculateur MareNostrum 5 aux nouveaux projets au Mexique et aux travaux sur la vérification des processeurs quantiques, ce paysage est aussi fascinant que complexe.
Qu'est-ce qu'un centre de supercalcul exactement ?
Un centre de supercalcul est avant tout un laboratoire scientifique dont les principaux outils ne sont ni des microscopes ni des accélérateurs de particules, mais des supercalculateurs extrêmement performants. Comme l'explique Mateo Valero, fondateur et directeur du Centre de supercalcul de Barcelone, ces installations utilisent des machines capables d'effectuer un nombre considérable d'opérations par seconde pour simuler des phénomènes qui ne peuvent être décrits qu'à l'aide de mathématiques et de physique de pointe.
La clé réside dans le concept de « jumeau numérique » : une réplique virtuelle d’un objet que l’on souhaite comprendre ou concevoir pour la première fois. Grâce à un supercalculateur, il est possible de modéliser le repliement des protéines que la nature n’a jamais produit, de prédire le comportement de l’atmosphère avec une précision extrême, ou d’évaluer le comportement d’un nouveau matériau dans des conditions extrêmes sans fabriquer le moindre échantillon physique.
Parmi les exemples les plus fréquemment cités par Valero figurent les prévisions météorologiques à haute résolution , les scénarios de changement climatique, la recherche de nouveaux matériaux pour les énergies vertes et la médecine personnalisée fondée sur l'analyse massive de données génomiques. Tout cela repose sur la capacité d'effectuer des simulations par essais et erreurs à une vitesse qui, comparée à celle d'un téléphone portable, paraît presque incroyable.
Ces machines servent également d' accélérateurs pour l'ingénierie et l'industrie . Au BSC, par exemple, un logiciel a été développé pour Repsol permettant de déterminer les zones de forage optimales dans des environnements hostiles comme le golfe du Mexique. Chaque opération de forage coûte environ cent millions de dollars et, grâce à la simulation, le taux de réussite est passé d'une tentative sur dix à une sur sept, ce qui a permis de réaliser des économies et de réduire les risques.
MareNostrum 5 et le rôle du Centre de supercalcul de Barcelone
Situé à Barcelone, MareNostrum 5 est l'un des supercalculateurs les plus rapides au monde et le fleuron du BSC. Il comprend des millions de processeurs haute puissance communiquant via des réseaux à très faible latence et dispose de mémoires associées de grande capacité, ce qui lui permet d'exécuter des modèles extrêmement complexes avec un niveau de détail impressionnant.
Valero utilise souvent des comparaisons frappantes : un supercalculateur moderne peut être environ un million de fois plus rapide qu’un téléphone portable . Dans le cas de MareNostrum 5, ses différentes partitions totalisent des centaines de pétaflops : on parle ici de la capacité d’effectuer des centaines de milliers de milliards d’opérations en virgule flottante par seconde. Pour vous donner une idée, ces ressources permettent de simuler la Terre entière — mers, air, continents et pôles — avec une résolution spatiale d’environ un kilomètre.
MareNostrum 5 est en réalité un ensemble de plusieurs supercalculateurs spécialisés . Lors de son inauguration officielle en décembre 2023, l'une de ses partitions figurait au 8e rang du classement mondial Top500, et une autre au 19e. L'une de ces partitions était optimisée pour l'entraînement et l'exécution de modèles d'intelligence artificielle à grande échelle, ce qui en faisait l'une des meilleures plateformes au monde pour ce type de charge de travail.
Mais la fierté de Valero ne se limite pas à la machine. Comme il le souligne, le véritable trésor du BSC, ce sont ses équipes . Le centre, qui comptait 20 personnes à sa création, en compte aujourd'hui environ 1 400, dont près de 1 200 chercheurs. Il réunit des professionnels issus de 32 disciplines universitaires différentes et de plus de 60 pays, faisant du BSC une sorte d'ONU de l'informatique. Cette diversité permet d'aborder des problèmes complexes sous des angles très variés.
En matière d'accès, MareNostrum est une ressource publique ouverte à la communauté scientifique . Ce supercalculateur appartient à l'État espagnol, au gouvernement de Catalogne et à l'Université polytechnique de Catalogne. Les chercheurs espagnols et européens peuvent solliciter du temps de calcul pour leurs projets, sous réserve de réussite à une procédure d'évaluation. Le personnel du BSC utilise environ 20 % de la capacité ; les 80 % restants sont partagés avec d'autres groupes de recherche.
Supercalcul et intelligence artificielle : une relation symbiotique
L'essor de l'intelligence artificielle moderne est indissociable du supercalcul . Valero le résume parfaitement : ce sont les ensembles de données massifs et la puissance de calcul extrême qui ont sorti l'IA de sa « période de stagnation ». Sans machines capables de traiter des milliards de paramètres et des ensembles de données gigantesques, ou sans savoir transformer son PC en laboratoire d'IA, des avancées telles que les grands modèles de langage ou les systèmes de reconnaissance d'images n'auraient pas été possibles.
Le repliement des protéines en est un exemple frappant : ce problème complexe, d'une difficulté informatique extrême, a longtemps été considéré comme quasi insurmontable, même avec les supercalculateurs. La combinaison d'algorithmes d'intelligence artificielle et d'infrastructures de calcul de grande envergure a permis de le résoudre avec une telle efficacité que cette découverte a valu à son auteur le prix Nobel de chimie, révolutionnant à jamais la conception des médicaments et la compréhension de la biologie moléculaire.
Aujourd'hui, la relation s'est partiellement inversée : l'IA contribue également à faire progresser la science grâce aux supercalculateurs . Au BSC, des techniques d'apprentissage automatique sont appliquées pour optimiser les simulations, réduire les temps de calcul et extraire des tendances d'ensembles de données qui seraient impossibles à déceler par l'homme. Selon Valero, il n'est plus clair s'il dirige un centre de supercalcul ou un centre d'intelligence artificielle, tant les deux domaines sont désormais imbriqués.
Valero n'hésite toutefois pas à tempérer l'enthousiasme suscité par l'IA générative. Il souligne que des modèles comme ChatGPT se limitent à prédire le mot suivant à partir de schémas statistiques extraits de vastes corpus textuels. Ce sont des systèmes extrêmement sophistiqués, mais ils sont dépourvus de conscience et de bon sens, deux capacités humaines qu'il juge très difficiles à reproduire dans une machine. C'est pourquoi il considère comme improbable un scénario de rébellion des machines à l'instar de HAL 9000.
La consommation de ressources même des IA de pointe illustre le lien étroit entre supercalcul et énergie . Valero cite l'exemple d'OpenAI, qui a proposé la construction d'un centre de données équipé d'environ un million de GPU NVIDIA. Le seul composant d'accélération de MareNostrum 5 compte quelque 4 500 GPU ; l'ampleur des besoins prévus pour l'entraînement des futurs modèles est donc colossale, avec des besoins énergétiques estimés à environ 10 gigawatts, soit l'équivalent de la production de dix centrales nucléaires.
AMD ROCm 7 et la course aux performances en IA
Parallèlement aux grands centres de supercalcul, les fabricants de plateformes matérielles et logicielles mènent leur propre bataille. AMD a récemment dévoilé ROCm 7, la septième version majeure de son écosystème Radeon Open Compute , une plateforme ouverte destinée aux systèmes de calcul haute performance (HPC) et aux charges de travail d'intelligence artificielle sur les GPU et les cartes d'accélération de l'entreprise.
ROCm 7 promet des performances jusqu'à 3,5 fois supérieures aux générations précédentes pour les tâches d'IA, un atout crucial pour rivaliser avec NVIDIA sur un marché où l'entraînement de modèles toujours plus volumineux est devenu la norme. Cette amélioration des performances se traduit non seulement par un entraînement plus rapide, mais aussi par une meilleure efficacité énergétique par opération, un aspect essentiel pour les installations très consommatrices d'électricité.
La philosophie ouverte de ROCm est particulièrement pertinente dans les environnements de supercalcul publics tels que le BSC ou d'autres centres nationaux, où l'interopérabilité et l'absence de barrières technologiques sont des atouts majeurs. Disposer d'une pile logicielle ouverte facilite l'adaptation du code scientifique, l'optimisation de noyaux spécifiques et la combinaison de matériels divers sans dépendre entièrement de solutions propriétaires.
Dans le contexte européen, où une plus grande souveraineté technologique est souhaitée , des avancées telles que ROCm 7 répondent au besoin de diversifier les fournisseurs de GPU et de promouvoir des écosystèmes logiciels qui permettent aux centres HPC d'adapter leurs infrastructures aux besoins réels de leurs projets de recherche.
L'Europe, les puces et le risque de n'être que la VAR
L'une des obsessions de Mateo Valero est la place de l'Europe dans la course à l'intelligence artificielle et au supercalcul . Il recourt à une métaphore footballistique saisissante : il craint que le continent ne finisse par être le VAR, le système d'assistance vidéo à l'arbitrage, pour un match sans joueurs sur le terrain. Autrement dit, que l'Europe finisse par établir des règles et des réglementations, mais sans champions technologiques capables de rivaliser directement avec les États-Unis ou l'Asie.
Le problème est flagrant dans le domaine des puces hautes performances . Si l'on examine les principaux supercalculateurs européens, quasiment aucun n'utilise de processeurs ou de GPU conçus et fabriqués en Europe. L'Europe dépend non seulement de la production, mais aussi de la conception des puces, ce qui compromet des projets à long terme tels que les véhicules autonomes ou les infrastructures d'IA critiques en cas de rupture d'approvisionnement.
Valero insiste depuis des années sur la nécessité d'un grand projet européen de semi-conducteurs , comparable à ce qu'ont été Airbus dans l'aéronautique, Galileo dans la navigation par satellite ou le CERN en physique des particules. Un tel projet exigerait un effort concerté, un investissement public conséquent et un engagement à acheter les premières puces, même si leurs performances sont inférieures à celles des fabricants américains ou asiatiques. Faute de quoi, il estime que l'Europe restera dépendante des fabricants de semi-conducteurs.
La fragmentation politique n'arrange rien. Selon lui, l'Europe demeure un ensemble de pays trop repliés sur eux-mêmes , aux intérêts nationaux souvent conflictuels. Ce manque de vision commune complique le lancement d'initiatives d'envergure, tant au niveau du matériel que des logiciels. Il reconnaît néanmoins que d'importants projets sont en cours et que des mesures préliminaires sont prises, notamment par le BSC lui-même, qui a encouragé la conception de processeurs en Espagne.
Les implications économiques sont évidentes : la valeur ajoutée d’un gramme de silicium sous forme de puce peut atteindre 50 000 €, ce qui rend chaque centimètre carré de plaquette extrêmement précieux. Quiconque contrôle cette chaîne de valeur dominera non seulement les marchés technologiques, mais exercera également une influence géopolitique considérable.
Mexique, Coatlicue et le pari sur un supercalculateur national
En dehors de l'Europe, d'autres pays prennent également des mesures pour éviter d'être distancés. Au Mexique, la construction de Coatlicue, un supercalculateur conçu pour s'attaquer à des problèmes publics de grande envergure et former les talents locaux en intelligence artificielle et en calcul avancé, est en cours. Dans une interview, le chef de projet, identifié comme JLPH, explique que l'objectif n'était pas de « posséder la plus grande machine d'Amérique latine », mais plutôt d'acquérir la puissance de calcul nécessaire pour relever les défis actuels du pays.
Avec une puissance de calcul d'environ 314 pétaflops , Coatlicue figurerait parmi les vingt supercalculateurs les plus puissants au monde, selon les premières estimations de l'équipe. Cette puissance se justifie par la nécessité d'analyser d'énormes volumes de données liés aux enjeux nationaux dans des domaines tels que la santé, l'éducation, la sécurité et le développement social.
L'un des problèmes majeurs du Mexique est la pénurie de talents spécialisés en intelligence artificielle et en technologies de pointe . On estime que près de 77 % des entreprises du secteur technologique peinent à recruter des professionnels suffisamment qualifiés. Dans ce contexte, le Centre public de formation en intelligence artificielle et Coatlicue sont perçus comme des acteurs clés pour former une nouvelle génération d'experts au Mexique.
Du point de vue de la durabilité et du cycle de vie, le plan de Coatlicue prévoit le remplacement de ses GPU environ tous les cinq ans . L'équipe du projet souhaite établir une feuille de route claire pour les administrations futures, même si la poursuite des investissements dépendra des décisions politiques. Elle souligne également que la véritable valeur de la machine réside non pas dans l'achat du matériel, mais dans les problèmes qu'elle permettra de résoudre et dans le transfert de connaissances vers le monde universitaire, la recherche et l'innovation.
JLPH prend également position sur l'informatique quantique , un domaine très médiatisé où, selon lui, la maturité est encore insuffisante pour une application industrielle à grande échelle. Tout en reconnaissant son énorme potentiel – notamment en cryptographie et pour certains problèmes spécifiques –, il estime que, pour relever les défis publics actuels du Mexique, la priorité demeure la consolidation d'une infrastructure de supercalcul classique robuste et le développement des compétences humaines dans ce domaine.
Informatique quantique : métriques, vérification et état de l'art
Alors que les supercalculateurs classiques atteignent des performances de l'ordre de centaines de pétaflops, l'informatique quantique progresse en parallèle, selon une philosophie de calcul différente , fondée sur les qubits et la superposition plutôt que sur les bits binaires. Bien que de nombreux experts considèrent encore cette technologie comme étant dans une phase de stagnation, des progrès remarquables sont réalisés, notamment en matière d'évaluation et de certification du comportement des dispositifs, ainsi que dans les initiatives liées à l' internet quantique.
À titre d'exemple récent, citons les travaux de David Aguirre, doctorant en informatique quantique au Centre basque de mathématiques appliquées (BCAM) , lauréat du prix TalentQ pour la meilleure thèse de master. Ses recherches portent sur la conception d'une nouvelle métrique de vérification pour les processeurs quantiques, capable de maintenir un coût de calcul constant pour l'évaluation, quelle que soit la taille du dispositif.
Cette approche est essentielle car la vérification d'un processeur quantique devient exponentiellement difficile à mesure que le nombre de qubits augmente. Les techniques de caractérisation classiques finissent par devenir impraticables pour les dispositifs de grande taille ; disposer de métriques dont la complexité ne croît pas avec l'échelle du système ouvre la voie à des tests plus fréquents et plus approfondis.
Les travaux d'Aguirre rejoignent une préoccupation générale au sein de la communauté : il ne suffit pas de construire du matériel quantique ; il faut s'assurer de son bon fonctionnement . Dans des pays comme l'Espagne, l'informatique quantique est perçue comme un domaine de recherche stratégique, plutôt que comme une technologie prête à remplacer les supercalculateurs dans les applications courantes. Très probablement, à mesure qu'elle se développera, elle deviendra un complément spécialisé pour certains problèmes, tandis que le calcul haute performance classique restera la technologie de référence pour la plupart des tâches.
Valero partage cet avis. Il souligne que de nouveaux matériaux et substrats pour transistors classiques sont à l'étude , ainsi que de nouvelles formes de calcul non binaire, comme l'informatique quantique. Il estime plausible que, comme ce fut le cas pour l'intelligence artificielle, la technologie quantique connaisse un essor considérable et passe du laboratoire à une utilisation plus répandue. Mais même alors, son application restera limitée à certains types de problèmes pour lesquels elle présente un réel avantage.
Réseaux nationaux, pôles régionaux et développement des talents
L'expérience du BSC a démontré que la possession d'un supercalculateur central de grande taille ne suffit pas . Il est essentiel de mettre en place des réseaux nationaux reliant différents nœuds régionaux et permettant le partage des ressources, des connaissances et des bonnes pratiques. En Espagne, le Réseau espagnol de supercalculateurs a été créé précisément dans ce but en 2006, sous l'impulsion de Barcelone.
Au sein de ce réseau, différentes communautés autonomes ont déployé leurs propres centres , interconnectés par des infrastructures académiques à haut débit, telles que le réseau CIRIS. Ces nœuds rapprochent le supercalcul des universités et des groupes de recherche locaux, réduisent les obstacles à l'accès à ce domaine et favorisent la collaboration entre différentes communautés scientifiques.
Valero encourage tout particulièrement des régions comme les îles Baléares à intégrer pleinement ce réseau et à développer leurs propres équipes de recherche performantes . Son conseil est clair : acquérir un ordinateur est facile, mais bien l’utiliser est difficile. Le premier objectif de tout nouveau centre devrait être de former étudiants et chercheurs, car plus le nombre de personnes capables d’utiliser efficacement la machine est élevé, plus l’investissement sera rentable.
Le supercalcul ne profite pas seulement aux ingénieurs et aux physiciens. Comme le souligne la BSC elle-même, des domaines émergents tels que les sciences sociales computationnelles se développent , où les techniques de simulation et l'analyse de données massives sont utilisées pour étudier, entre autres, l'influence des réseaux sociaux sur la qualité de la démocratie. Cela signifie que les étudiants en sociologie, en économie ou en sciences politiques, par exemple, peuvent eux aussi devenir de grands utilisateurs des ressources de calcul haute performance.
Parallèlement, des centres comme COMPUTAEX en Estrémadure consacrent une part importante de leur activité à la diffusion et à la vulgarisation du calcul haute performance , notamment par la publication d'interviews, l'organisation de conférences et le développement de partenariats entre le monde universitaire, les pouvoirs publics et les entreprises. L'objectif est de permettre au grand public de mieux comprendre les avantages d'investir dans ce type d'infrastructure et les retombées positives qu'elle génère en termes d'innovation et d'emploi.
Consommation d'énergie, d'eau et durabilité du supercalcul
Avec l'augmentation de la puissance des supercalculateurs, leur consommation énergétique et leur impact sur les ressources naturelles s'accroissent également . Un centre de données ultramoderne peut nécessiter des centaines de mégawatts d'électricité et d'énormes quantités d'eau pour son refroidissement. Cela représente un défi majeur tant pour les exploitants de centres de calcul haute performance que pour les autorités qui les accueillent.
Valero souligne que les circuits chauffent fortement pendant le traitement des données , ce qui nécessite l'utilisation de systèmes de climatisation et de refroidissement liquide performants. Dans les régions souffrant de pénurie d'eau, comme certaines parties de l'Aragon, cela soulève de sérieuses inquiétudes quant au déploiement à grande échelle de grands centres de données. Ce n'est pas un hasard si des alternatives aussi originales que l'installation de centres de données dans l'espace ou sous l'eau sont déjà à l'étude, où la dissipation de la chaleur peut être gérée plus efficacement.
Cependant, le supercalcul fait aussi partie de la solution au problème énergétique . Nombre de projets exécutés sur des machines comme MareNostrum 5 visent à améliorer l'efficacité des énergies renouvelables, à optimiser les réseaux électriques ou à contribuer au développement de technologies de fusion nucléaire telles qu'ITER. Si la fusion devient commercialement viable, l'approvisionnement énergétique mondial pourrait être profondément bouleversé.
Par conséquent, les experts préconisent une approche équilibrée : reconnaître que le supercalcul et l’IA sont énergivores , mais aussi les considérer comme des outils essentiels pour trouver des sources d’énergie plus propres et plus durables. La clé réside dans l’amélioration continue du rendement des puces, l’optimisation des logiciels pour réduire les calculs inutiles et l’implantation des centres de données dans des régions où l’énergie renouvelable et l’eau sont plus abondantes.
Parallèlement, des travaux sont en cours sur de nouvelles architectures et de nouveaux matériaux pour transistors , tels que l'arséniure de gallium et d'autres composés susceptibles d'offrir un rendement énergétique supérieur à celui du silicium traditionnel. Bien que ces technologies soient encore loin d'être généralisées, elles laissent entrevoir un avenir où la croissance de la puissance de calcul ne s'accompagnera pas nécessairement d'une explosion de la consommation énergétique.
Données, pouvoir et risques d'une société technocratique
Au-delà des aspects techniques, le supercalcul et l'IA soulèvent des questions troublantes concernant le pouvoir, la vie privée et le contrôle social . Valero critique notamment la manière dont quelques grandes entreprises technologiques ont réussi à accumuler d'énormes volumes de données personnelles et une puissance de calcul colossale, au point de pouvoir influencer les décisions et les opinions de millions de personnes.
Dans l'une de ses réflexions les plus percutantes, il affirme que « cinq enfants insensés » gouvernent le monde , faisant référence à une poignée de dirigeants de grandes entreprises technologiques. Selon lui, nous nous sommes laissés séduire par la facilité et le divertissement, abandonnant en grande partie notre liberté. Il critique, par exemple, ceux qui ont refusé de partager leurs données pour contribuer à la lutte contre la COVID-19, mais qui acceptent sans hésiter des contrats à durée indéterminée pour des services numériques qui confient l'intégralité de leur vie aux plateformes.
Le risque ne réside pas seulement dans les conseils d'achat, mais aussi dans la possibilité que notre pensée soit façonnée par des algorithmes opaques qui déterminent le contenu visible et celui qui est caché. En ce sens, la maîtrise des données et de la puissance de calcul devient un facteur déterminant pour l'avenir de la démocratie et des libertés individuelles.
Ce débat est plus que jamais d'actualité en Europe, où l'on s'efforce de promouvoir une intelligence artificielle conforme aux valeurs éthiques européennes . D'où l'insistance de Valero sur le fait que le continent ne peut se contenter d'un rôle d'arbitre via la VAR, mais doit également compter sur ses propres acteurs dans le domaine technologique : des entreprises, des centres de recherche et des produits capables de rivaliser à l'échelle mondiale sans compromettre le respect de la vie privée et les droits fondamentaux.
Dans le domaine de l'éducation, tout cela souligne l'importance de former non seulement des technologues compétents, mais aussi des citoyens critiques capables de comprendre les mécanismes de l'IA, du supercalcul et de l'utilisation des données. La technologie est une arme à double tranchant : elle peut résoudre d'immenses problèmes, mais elle peut aussi concentrer un pouvoir sans précédent entre les mains d'une minorité.
Le tableau qui se dégage de tous ces entretiens et reportages est celui d'un écosystème en pleine mutation, où le supercalcul, l'intelligence artificielle et l'informatique quantique progressent à une vitesse fulgurante, tandis que gouvernements, entreprises et centres de recherche s'efforcent de suivre le rythme. De MareNostrum 5 et du réseau espagnol de supercalculateurs à ROCm 7, Coatlicue et aux nouvelles métriques pour les processeurs quantiques, tout porte à croire que le calcul extrême sera l'une des forces déterminantes qui façonneront la science, l'économie et la politique dans les décennies à venir, l'Europe, l'Amérique latine et d'autres acteurs rivalisant pour se positionner sur un terrain de jeu de plus en plus exigeant.
