- Le supercalcul et l'IA permettent de créer des jumeaux numériques de la planète, des villes et des organes humains afin de simuler et d'anticiper des scénarios complexes.
- L'Europe promeut des projets tels que Destination Terre, LUMI et le BSC, combinant supercalculateurs, réseaux de centres et développement de ses propres puces.
- L'intelligence artificielle se concentre désormais moins sur l'entraînement massif et davantage sur l'inférence, avec la préparation de nouveaux serveurs, PC et même supercalculateurs de bureau dédiés à l'IA.
- L’Espagne participe à cette course avec MareNostrum, le réseau espagnol de supercalculateurs, et des systèmes comme Picasso, qui fournissent des services à la science, à l’industrie et à la société.
Le supercalcul et l'intelligence artificielle forment aujourd'hui le duo le plus en vogue. On ne parle plus seulement d'immenses centres de données dissimulés dans des bunkers scientifiques, mais de machines capables de créer des jumeaux numériques de la planète, du cœur humain ou d'une ville entière, et même de supercalculateurs de bureau qui tiennent (plus ou moins) sous un bureau.
Dans le même temps, l'IA connaît une transformation majeure : après l'essor de l'entraînement de modèles gigantesques, on est passé à une véritable obsession pour l'inférence , c'est-à-dire pour l'utilisation optimale de ces modèles dans les tâches quotidiennes. Les fabricants de matériel, les centres de recherche et les universités rivalisent désormais pour proposer une gamme complète de solutions, allant des centres de supercalcul comme le Barcelona Supercomputing Center (BSC) ou le LUMI européen, aux serveurs compacts et aux PC compatibles avec l'IA, qui transforment un ordinateur en « mini supercalculateur ».
Qu’est-ce que le supercalcul exactement et comment mesure-t-on sa puissance ?
Quand on parle de supercalculateurs, on ne fait pas référence à un PC surpuissant, mais plutôt à des grappes de milliers d'ordinateurs fonctionnant de manière coordonnée comme s'il s'agissait d'une seule machine. Chacun de ces ordinateurs est un nœud, doté de ses propres processeurs, cartes graphiques, mémoire vive et espace de stockage, tous interconnectés par des réseaux ultrarapides qui minimisent la latence , principal facteur de dégradation des performances.
La puissance de ces machines s'exprime en FLOPS (opérations en virgule flottante par seconde) . À domicile, un ordinateur puissant peut atteindre plusieurs téraFLOPS (TFLOPS). En supercalcul, on joue dans une toute autre catégorie : on parle couramment de pétaFLOPS ( 10¹⁵ opérations par seconde) et, pour les systèmes les plus avancés, d'exaFLOPS ( 10¹⁸ ). Frontier, aux États-Unis, a été le premier centre de calcul à franchir officiellement la barrière de l'exascale.
Pour vous donner une idée, un supercalculateur moderne peut effectuer en une heure ce qu'un ordinateur personnel mettrait des années à calculer . Cette incroyable puissance de calcul nous permet de simuler des phénomènes aussi variés que les ouragans ou la dynamique des protéines, ou encore d'entraîner des modèles d'IA comportant des milliards de paramètres.
À quoi ressemblent physiquement les superordinateurs et pourquoi ont-ils besoin d'un refroidissement aussi important ?
Visuellement, un supercalculateur ne ressemble en rien à un ordinateur de bureau classique. Il se présente généralement comme une pièce remplie d'armoires métalliques , chacune contenant des centaines, voire des milliers, de processeurs, de cartes graphiques et de disques durs. Sa puissance est telle que sa consommation énergétique peut atteindre plusieurs mégawatts , dont une part importante est dissipée sous forme de chaleur.
C’est pourquoi ces systèmes nécessitent des salles dédiées à refroidissement extrême : climatisation industrielle, allées chauffées et refroidies, refroidissement liquide direct de la puce, et même des solutions innovantes pour récupérer cette chaleur. En Suisse, par exemple, la chaleur dégagée par un supercalculateur est réutilisée pour chauffer les bâtiments universitaires , transformant ainsi un problème en atout.
Dans certains cas, des systèmes de sécurité et de protection très sophistiqués sont utilisés, comme des enceintes vitrées équipées de systèmes d'extinction d'incendie spéciaux utilisant de l'eau micronisée capable d'éteindre les incendies sans endommager les composants électroniques. C'est le cas du MareNostrum original à Barcelone, installé dans la chapelle de l'Université polytechnique de Catalogne : probablement l'un des supercalculateurs les plus insolites au monde.
La révolution du jumeau numérique : de la Terre au cœur de l'humanité
L'alliance du supercalcul et de l'IA donne naissance à un concept clé : les jumeaux numériques . Il ne s'agit pas de simples modèles virtuels, mais de répliques dynamiques intégrant des données du monde réel en temps quasi réel afin de simuler, d'anticiper et d'optimiser les événements du monde physique.
En Europe, la Commission européenne promeut le programme Destination Terre (DestinE) , qui vise à développer d'ici quelques années un jumeau numérique de la Terre d'une grande précision. Grâce à des supercalculateurs comme LUMI , le plus puissant de l'Union européenne, il est possible de réaliser des simulations climatiques à très haute résolution et à long terme, intégrant l'atmosphère, les océans et la surface terrestre avec un niveau de détail qui, jusqu'à récemment, n'était accessible qu'avec des modèles météorologiques à très court terme.
Selon Utz-Uwe Haus, directeur du laboratoire de recherche HPE HPC/AI EMEA, cette capacité permet une meilleure compréhension des événements extrêmes pour la gestion des catastrophes, l'étude des scénarios de changement climatique et l'évaluation de l'impact des glaciers, de la banquise, de la végétation et des aérosols sur le climat mondial. Mais elle permet également une application très concrète : la prédiction avec une précision extrême des effets locaux , tels que les précipitations moyennes, les sécheresses ou les inondations à l'échelle d'une région ou d'une ville.
Cela a des conséquences directes sur la planification agricole (quelles cultures sont viables dans une zone donnée et à quel risque), sur les investissements dans les énergies renouvelables (prévision des heures d'ensoleillement et de vent sur plusieurs décennies) et sur la conception des infrastructures. C'est un exemple flagrant de la façon dont le supercalcul cesse d'être une notion abstraite et commence à influencer des décisions économiques très concrètes.
Jumeaux numériques dans les villes, les fleuves et les ports
Les jumeaux numériques ne se limitent pas au climat mondial. La métropole de Barcelone dispose d'un jumeau numérique de ses 164 communes, permettant de simuler des scénarios urbains, économiques, de mobilité, de logement et de partage des connaissances pour les décennies à venir. Les politiques et les plans peuvent ainsi être testés sur cette réplique virtuelle avant toute décision dans le monde réel.
Dans le secteur portuaire et fluvial, le port de Séville développe Guadaltwin, un jumeau numérique de la voie navigable du Guadalquivir, dans le cadre de son plan de numérisation. Ce système intègre l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique afin d' améliorer les prévisions et les décisions relatives au trafic fluvial, à la gestion des tirants d'eau, aux marées, aux infrastructures et à la sécurité.
Même dans des domaines en apparence aussi différents que la physique des hautes énergies et la mode, les jumeaux numériques commencent à s'imposer dans l'industrie. Le CERN étudie comment utiliser ces modèles dans ses expériences de physique des particules, en robotique et dans ses systèmes de refroidissement, tandis que des entreprises comme H&M ont créé des répliques numériques de mannequins pour leurs campagnes publicitaires, suscitant des débats sur les droits à l'image et l'avenir de la création.
Le corps humain comme prochain grand jumeau numérique
L'un des défis les plus ambitieux concerne le secteur de la santé. Des équipes comme celle de Steven Niederer à l'Imperial College de Londres travaillent sur des jumeaux numériques de cœurs individuels, reproduisant fidèlement leur forme, leur taille et leur fonction. Ces modèles permettent de simuler des interventions chirurgicales et des traitements sans risque pour le patient et sont déjà utilisés dans les essais cliniques et la planification des interventions.
Des chercheurs comme Andreu Climent et María de la Salud Guillem, de l'Université polytechnique de Valence, estiment que ces jumeaux numériques cardiaques seront essentiels pour traiter les arythmies complexes, déterminer les patients susceptibles de bénéficier d'un défibrillateur implantable et anticiper le risque de mort subite. L'objectif à long terme est encore plus ambitieux : créer un jumeau numérique complet du corps humain qui permettra de tester des thérapies, d'ajuster les posologies et de personnaliser la médecine au maximum.
IA, supercalcul et passage de l'entraînement à l'inférence
Pendant des années, l'essentiel des investissements en IA a été consacré à l'entraînement de modèles toujours plus volumineux, notamment en IA générative. Aujourd'hui, l'accent est clairement mis sur l'inférence : l'utilisation à grande échelle de ces modèles en production, en continu et à moindre coût par opération.
Ce changement était clairement visible au CES 2026. Des fabricants comme Lenovo ont dévoilé des serveurs spécialement conçus pour l'inférence, tels que les ThinkSystem SR675i, SR650i et ThinkEdge SE455i , prêts à exécuter des modèles d'IA près de la source de données, à la périphérie du réseau.
Origin PC, désormais intégré à l'écosystème Corsair, a présenté le kit de développement S-Class Edge AI , une plateforme compacte et prête à l'emploi pour le développement d'IA en périphérie de réseau. L'objectif est de permettre aux petites équipes de développement ou de recherche de tester et de déployer des solutions d'IA sans dépendre systématiquement du cloud ou de vastes centres de données externes.
La plupart des fabricants de PC présents au CES ont suivi la même voie : Acer avec sa mini-station RA100 AI et ses ordinateurs de bureau Veriton mis à jour ; LG GRAM avec des capacités d’IA doubles (locale + cloud) ; Asus avec une gamme de nouveaux Vivobooks et le convertible ProArt PX13 destiné aux créateurs travaillant avec l’IA ; Dell mettant à jour la gamme XPS pour les charges de travail d’IA ; et HP mettant à jour les EliteBook, EliteBoard, Omnibook et OmniStudio, tous dotés d’ une accélération IA et d’une puissance de données.
Le supercalcul à portée de main : le « supercalculateur de bureau »
L'une des tendances les plus intéressantes est le supercalcul local , avec des machines qui, sans atteindre la taille d'un centre national, offrent une puissance incroyable dans un format de bureau. Au CES 2026, Gigabyte (via sa filiale Giga Computing) a dévoilé le Gigabyte W775-V10 , un véritable « supercalculateur de bureau ».
Ce système intègre la suite d'IA NVIDIA et l' accélérateur de bureau NVIDIA GB300 Grace Blackwell Ultra , parmi d'autres composants haut de gamme. Son objectif est de permettre aux équipes d'IA d' entraîner et d'inférer des modèles complexes sans dépendre du cloud ni de centres de données externes, tout en conservant un contrôle total sur les données et l'environnement d'exécution.
Parallèlement, le CES a permis de renouveler l'écosystème des composants : nouveaux processeurs Intel Core Ultra , nouveaux processeurs AMD Ryzen , puce Snapdragon X2 Plus de Qualcomm , SSD BG7 de Kioxia, mémoire DDR5 avancée de Gigabyte et cartes mères mises à jour de MSI, tous conçus pour prendre en charge les charges de travail gourmandes en données et en IA.
Dans le secteur des périphériques, des marques comme Corsair ont présenté leurs dernières souris et claviers haut de gamme, tandis qu'Anker, eufy et soundcore se sont concentrées sur les appareils connectés. On a même pu apercevoir quelques gadgets intrigants, tels que le Plaud Notepin S , un petit appareil de prise de notes doté d'intelligence artificielle.
À quoi servent les supercalculateurs aujourd'hui : de la COVID à la qualité de l'air
Les supercalculateurs sont presque toujours utilisés pour la recherche de pointe dans des domaines où un PC classique mettrait un temps considérable à effectuer les calculs. Parmi leurs applications classiques figurent la météorologie et le climat , la simulation des séismes, la recherche en astrophysique, géophysique, biologie, médecine, conception de médicaments et ingénierie aérospatiale.
Durant la pandémie de COVID-19 , plusieurs supercalculateurs ont été utilisés pour simuler le comportement des protéines virales, tester des combinaisons de molécules et accélérer la recherche de médicaments. Ces simulations à grande échelle ont permis aux chercheurs d'écarter les pistes peu prometteuses et de concentrer leurs efforts sur les composés présentant les meilleures chances de succès.
Des centres comme le Barcelona Supercomputing Center ont donné des exemples très concrets : grâce à des données de capteurs et des modèles de dynamique des fluides, ils ont entraîné des réseaux neuronaux à contrôler les incinérateurs et à améliorer l’utilisation du carburant en réduisant les émissions ; ou encore à prédire la qualité de l’air dans les grandes villes avec une précision remarquable, sur la base d’années de données historiques.
Un autre exemple frappant est AlphaFold , le système de DeepMind permettant de prédire le repliement des protéines à partir de leur séquence d'acides aminés. Ce problème, digne d'un prix Nobel, a bénéficié d'une combinaison explosive d' intelligence artificielle, de mégadonnées et de supercalculateurs . Son impact sur la biomédecine et la conception de médicaments a été considérable, à tel point que des dizaines de milliers de chercheurs dans le monde utilisent déjà quotidiennement ses résultats.
Utilisations courantes du supercalcul
- Prévisions météorologiques et climatiques à moyen et long terme.
- Simulation des séismes, des tsunamis et des risques naturels pour réduire les dégâts.
- Conception et essais d'aéronefs, de véhicules et de fusées en utilisant des modèles aérodynamiques.
- Découverte et conception de médicaments et des études sur les interactions moléculaires.
- Astrophysique et cosmologie: formation des galaxies, des étoiles et des trous noirs.
- Qualité de l'air et composition atmosphérique dans les régions et les villes.
- Big Data et simulation sociale: évolution culturelle, mouvements de population, villes intelligentes.
- Sécurité et défense: de la simulation d'armes nucléaires aux jumeaux numériques de radars et de systèmes complexes.
Où sont situés les grands supercalculateurs et quel rôle joue l'Espagne ?
La liste Top500 compile et classe les 500 supercalculateurs les plus puissants du monde deux fois par an depuis 1993. Bien que la Chine soit en tête en nombre de systèmes sur cette liste, les États-Unis conservent la première place en termes de puissance totale cumulée , notamment grâce à des machines comme Frontier.
Parmi les géants actuels figurent Fugaku au Japon, qui a longtemps dominé le marché ; Summit et Sierra aux États-Unis ; et Sunway TaihuLight et Tianhe-2A en Chine, qui ont également occupé la première place. L’Italie abrite des systèmes comme HPC5 et Marconi-100 , et la Suisse peut se targuer d’avoir Piz Daint , leader historique en Europe.
En Espagne, le supercalculateur de référence est MareNostrum , hébergé au Centre de supercalcul de Barcelone. Depuis sa première version en 2004, d'une puissance d'environ 42,4 téraFLOPS, il a évolué jusqu'à la version actuelle MareNostrum 4, qui atteint environ 13,7 pétaFLOPS . La prochaine génération, MareNostrum 5, représentera un bond de plusieurs ordres de grandeur en termes de puissance et de consommation d'énergie, et s'inscrit dans la stratégie européenne de développement des infrastructures exascale.
Le Réseau espagnol de supercalcul (RES) est un réseau particulièrement important . Il rassemble des centres et des machines répartis dans différentes communautés autonomes et fournit des services aux chercheurs de tout le pays. S'appuyant sur cette base, un Réseau ibéro-américain de supercalcul a également été créé , connectant les ressources de pays comme le Mexique et d'autres partenaires d'Amérique latine pour des projets communs.
Au niveau régional, des infrastructures telles que le supercalculateur Picasso de l'Université de Malaga se distinguent, avec quelque 40 000 cœurs de calcul et 180 To de RAM. Picasso est mis à la disposition des chercheurs de l'université et des utilisateurs andalous via la Plateforme andalouse de bioinformatique, ainsi que des scientifiques de toute l'Espagne via le RES (Réseau espagnol de bioinformatique).
Ces systèmes fonctionnent presque toujours sous Linux ou ses dérivés, en raison de leur nature open source, de leur stabilité et de leur faible consommation de ressources comparée à d'autres systèmes d'exploitation commerciaux. Sur cette base, un écosystème spécialisé et performant d'outils scientifiques, d'environnements de programmation et de bibliothèques d'IA a été développé.
Centres de référence : le Centre de supercalcul de Barcelone et la course européenne à l'équipement informatique national.
Le Barcelona Supercomputing Center (BSC) est un acteur majeur en Europe dans le domaine du supercalcul et de la recherche en architecture informatique. Dirigé pendant des décennies par Mateo Valero, le BSC est passé de la gestion d'un seul supercalculateur à un centre employant plus de mille personnes originaires de plus de 50 pays, réparties en départements d' informatique, de sciences de la vie, de sciences de la Terre et d'applications sociales.
L'une des particularités de BSC est qu'elle ne se contente pas d'exploiter des machines ; elle développe également ses propres logiciels, algorithmes et même processeurs . Depuis des années, elle participe à des projets européens tels qu'EuroHPC et à des initiatives comme l'European Processor Initiative (EPI) et le développement de puces européennes basées sur des architectures ouvertes comme RISC-V , dans le but de réduire la dépendance de l'Europe vis-à-vis des fabricants américains et asiatiques.
En collaboration avec d'autres partenaires, le BSC a développé des prototypes de processeurs vectoriels , des plateformes ARM et RISC-V, ainsi qu'une famille de processeurs aux noms tels que Turtle, Lizard et Chameleon , dont la complexité n'a cessé de croître. L'objectif est de créer, à moyen terme, des puces capables d'alimenter les supercalculateurs « MareNostrum 6 » grâce à des technologies de calcul critiques développées en Europe.
Cet effort s'inscrit dans un contexte difficile : l'Europe concevait autrefois une partie de l'architecture ARM, mais la vente d'ARM à des entreprises non européennes et l'absence de fonderies de grande envergure sur son propre territoire ont placé le continent dans une situation précaire . Si certaines initiatives, comme la garantie par les États-Unis de la production avancée de TSMC en Arizona, ou les usines de semi-conducteurs que l'Allemagne et la France attirent grâce à d'importantes subventions publiques, se concrétisent en Espagne, cette dernière doit relever le défi de combiner conception, fabrication et écosystème industriel avec des ressources relativement limitées.
Dans ce contexte, la stratégie espagnole consiste à consolider des centres comme le BSC, à promouvoir des réseaux tels que le RES, à soutenir les projets open-chip et à former des professionnels très recherchés en architecture informatique et en intelligence artificielle. Ce n'est pas un hasard si, comme le reconnaissent les directeurs du centre, les docteurs spécialisés dans ces domaines reçoivent des offres du secteur privé avec des salaires difficiles à égaler dans le milieu universitaire, ce qui rend la fidélisation des talents particulièrement ardue.
Parallèlement, d'autres universités espagnoles renforcent leurs infrastructures, comme en témoignent l'Institut Picasso de Malaga et les nœuds RES répartis sur l'ensemble du territoire. Ces systèmes sont souvent utilisés en physique des particules , en climatologie, en ingénierie, en bioinformatique et pour des projets de villes intelligentes, démontrant ainsi que le supercalcul n'est plus un luxe réservé à quelques laboratoires.
À l'échelle globale, il apparaît clairement que le supercalcul est passé du statut de curiosité de laboratoire à celui d' infrastructure essentielle pour le climat, la santé, la sécurité, l'économie, et même pour la conception des villes, des véhicules et des produits pharmaceutiques. Parallèlement, le passage de l'IA du laboratoire à la production et l'essor des jumeaux numériques mettent une partie de cette puissance à la disposition de serveurs spécialisés, voire des ordinateurs de bureau d'ingénieurs et de scientifiques. Ainsi, loin de disparaître, le supercalcul s'intègre de plus en plus à notre quotidien, même si nous n'en avons souvent pas conscience.
