Supercalculateurs, intelligence artificielle et jumeaux numériques : un guide complet en espagnol

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La supercalcul et intelligence artificielle Elles sont devenues le duo à la mode des technologies actuelles. On ne parle plus seulement de grands centres de données dissimulés dans des bunkers scientifiques, mais de machines capables de créer jumeaux numériques de la planète, du cœur humain ou d'une ville entière, voire de superordinateurs de bureau qui tiennent (plus ou moins) sous un bureau.

Parallèlement, nous assistons à un changement de phase dans le domaine de l'IA : de l'essor de entraînement de modèles géants nous sommes devenus obsédés par le inférenceAutrement dit, en utilisant ces modèles à pleine capacité au quotidien. Les fabricants de matériel, les centres de recherche et les universités rivalisent désormais pour proposer une gamme complète de services, notamment des centres de supercalcul comme le Centre de calcul intensif de Barcelone (BSC) ou encore le LUMI européen, pour des serveurs compacts et des PC compatibles avec l'IA qui apportent une sorte de « mini superordinateur » au bureau.

Qu’est-ce que le supercalcul exactement et comment mesure-t-on sa puissance ?

Quand on parle de supercalculateurs, on ne parle pas d'un PC surpuissant, mais de des ensembles de milliers d'ordinateurs qui fonctionnent de manière coordonnée comme s'il s'agissait d'une seule machine. Chacun de ces ordinateurs est un nœud, avec ses processeurs, ses cartes graphiques, sa mémoire vive et son stockage, reliés par des réseaux d'interconnexion ultrarapides qui minimisent les temps d'attente. latence, le grand ennemi de la performance.

La puissance de ces machines s'exprime en FLOPS (opérations en virgule flottante par seconde)À la maison, un ordinateur puissant peut fonctionner à l'échelle du téraflops (TFLOPS). En supercalcul, on joue dans une autre catégorie : il est courant de parler de… pétaFLOPS (10¹⁵ opérations par seconde) et, dans les systèmes les plus avancés, de exaFLOPS (10¹⁸Frontier, aux États-Unis, a été la première entreprise à franchir officiellement la barrière de l'exascale.

Pour vous donner une idée, un supercalculateur moderne peut faire en une heure ce qu'un ordinateur personnel mettrait à faire. années à calculerCette puissance de calcul phénoménale nous permet de simuler tout, des ouragans à la dynamique des protéines, ou d'entraîner des modèles d'IA avec 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 ressemble généralement davantage à un… pièce remplie d'armoires métalliquesChacune d'elles comporte des centaines, voire des milliers, de processeurs, de GPU et de disques. Leur puissance est telle que leur consommation énergétique peut atteindre plusieurs mégawattsEt une bonne partie de cette consommation est dissipée sous forme de chaleur.

C'est pourquoi ces systèmes ont besoin chambres dédiées avec refroidissement extrêmeContrôle climatique industriel, allées chaudes et froides, refroidissement liquide direct sur puce, et même des solutions innovantes pour exploiter cette chaleur. En Suisse, par exemple, ils réutilise la chaleur d'un supercalculateur pour chauffage des bâtiments universitairestransformer un problème en avantage.

Dans certains cas, des systèmes de sécurité et de protection très sophistiqués sont utilisés, tels que : urnes en verre avec systèmes spéciaux d'extinction d'incendie qui utilisent de l'eau micronisée capable d'éteindre les incendies sans endommager les appareils électroniques. C'est le cas du MareNostrum original à Barcelone, installé dans la chapelle de l'Université polytechnique de Catalogne : probablement l'un des Des superordinateurs installés dans les endroits les plus insolites du monde.

La révolution du jumeau numérique : de la Terre au cœur de l'humanité

L'association du supercalcul et de l'IA met en lumière un concept clé : jumeaux numériquesCe ne sont pas de simples modèles virtuels, mais des répliques dynamiques qui intègrent des données réelles en temps quasi réel pour simuler, anticiper et optimiser ce qui se passe dans le monde physique.

En Europe, la Commission européenne promeut le programme Destination Terre (DestinE)dont l'objectif est de développer d'ici quelques années un jumeau numérique très précis de la Terre. Grâce à des supercalculateurs comme LUMILe plus puissant de l'Union européenne, il permet d'effectuer 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 possible qu'avec des modèles météorologiques à très court terme.

Selon Utz-Uwe Haus, responsable du laboratoire de recherche HPE HPC/AI EMEA, cette capacité permet mieux comprendre les phénomènes extrêmes pour la gestion des catastrophes, l'étude des scénarios de changement climatique ou l'évaluation de l'impact des glaciers, de la banquise, de la végétation et des aérosols sur le climat mondial. Mais cela permet aussi quelque chose de très pratique : prédire les effets locaux avec une précision extrême, par exemple les précipitations moyennes, les sécheresses ou les inondations à l'échelle régionale ou urbaine.

Cela a des conséquences directes sur le planification agricole (quelles cultures sont viables dans une zone et avec quels risques), dans le investissement dans les énergies renouvelables (Prévision des heures d'ensoleillement et de vent sur plusieurs décennies) ou dans la conception d'infrastructures. C'est un exemple clair 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. région métropolitaine de Barcelone Elle dispose d'un jumeau numérique de ses 164 municipalités, 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, Port de Séville Guadaltwin, un jumeau numérique de l'Eurovia du Guadalquivir, est en cours de développement dans le cadre de son plan de numérisation. Ce système intègre l'IA et l'apprentissage automatique pour Améliorer les prévisions et les décisions sur le trafic fluvial, la gestion des tirants d'eau, les marées, les infrastructures et la sécurité.

Même dans des domaines en apparence aussi différents que la physique des hautes énergies et la mode, les jumeaux numériques commencent à faire leur apparition sur le marché. CERN Il étudie comment utiliser ces modèles dans ses expériences en physique des particules, en robotique et en systèmes de réfrigération, et parallèlement, des entreprises comme H&M ont créé répliques numériques de modèles humains pour les campagnes publicitaires, en suscitant des débats sur les droits à l'image et l'avenir du travail créatif.

Le corps humain comme prochain grand jumeau numérique

L'un des défis les plus ambitieux réside dans le domaine de la santé. Des équipes comme celle de Steven Niederer À l'Imperial College de Londres, des chercheurs travaillent sur des jumeaux numériques de cœurs individuels, reproduisant leur forme, leur taille et leur fonction spécifiques. Ces modèles leur permettent de simuler des interventions chirurgicales et des traitements sans risque pour le patient, et sont déjà utilisées dans les essais cliniques et dans 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 cardiaques numériques Elles seront essentielles pour traiter les arythmies complexes, déterminer les patients susceptibles de bénéficier d'un défibrillateur implantable ou anticiper le risque de mort subite. L'objectif à long terme est encore plus ambitieux : construire un jumeau numérique complet du corps humain qui permet de tester des thérapies, d'ajuster les doses de médicaments et de personnaliser au maximum la médecine.

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 de plus en plus volumineux, notamment en IA générative. Aujourd'hui, l'accent est clairement mis sur… inférence: utiliser ces modèles à grande échelle en production, de manière continue et à un coût par opération inférieur.

Dans le CES 2026 Ce changement est clairement visible. Des fabricants comme Lenovo ont lancé des serveurs spécifiquement conçus pour l'inférence, tels que… ThinkSystem SR675i, SR650i et l' ThinkEdge SE455i, préparés à exécuter des modèles d'IA à proximité des lieux de génération des données, dans ce qu'on appelle bord.

Origin PC, désormais intégré à l'écosystème Corsair, a démontré que Kit de développement IA Edge Classe SUne plateforme compacte et prête à l'emploi pour le développement de l'IA en périphérie de réseau. L'idée est que les petites équipes de développement ou de recherche peuvent Tester et déployer l'IA sans toujours dépendre du cloud ou depuis d'immenses 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 double (locale + cloud) ; Asus avec une batterie du nouveau Vivobook et convertible ProArt PX13 Conçu pour les créateurs travaillant avec l'IA ; Dell renouvelle sa gamme XPS pour les charges de travail d'IA ; et HP met à jour les EliteBook, EliteBoard, Omnibook et OmniStudio, tous dotés de Accélération de l'IA et puissance des données.

Le supercalcul à portée de main : le « supercalculateur de bureau »

Un mouvement particulièrement intéressant est celui du supercalcul localavec des machines qui, sans atteindre la taille d'un centre national, offrent une capacité incroyable dans un format de bureau. Au CES 2026, Gigabyte (par le biais de sa filiale Giga Computing) a présenté… Gigabyte W775-V10un véritable « superordinateur de bureau ».

Cette équipe intègre le Pile d'IA NVIDIA et l'accélérateur NVIDIA GB300 Grace Blackwell Ultra Desktop...parmi d'autres composants de pointe. Son objectif est de permettre aux groupes de travail spécialisés en IA de... Entraînez et inférez des modèles complexes sans dépendre du cloud ni à partir de centres de données externes, conservant ainsi 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, Nouveau AMD Ryzen, la puce Snapdragon X2 Plus Les SSD BG7 de Qualcomm, la mémoire DDR5 avancée de Kioxia et les cartes mères MSI mises à jour sont tous conçus pour prendre en charge charges de travail à forte intensité de données et d'IA.

Du côté des périphériques, des marques comme Corsair ont présenté leurs dernières souris et claviers haut de gamme, tandis qu'Anker, eufy et soundcore se sont concentrés sur les appareils connectés. On a même pu apercevoir quelques gadgets curieux, comme… Plaud Notepin S, un petit appareil pour prendre des notes grâce à l'IA.

À quoi servent les supercalculateurs aujourd'hui : de la COVID à la qualité de l'air

Les supercalculateurs sont presque toujours utilisés pour recherche avancée dans des domaines où un PC classique mettrait littéralement un temps fou à effectuer les calculs. Parmi ses utilisations classiques figurent : météorologie et climatSimulation de séismes, recherche en astrophysique, géophysique, biologie, médecine, conception de médicaments ou ingénierie aérospatiale.

Au cours de la Pandémie de COVID-19Plusieurs supercalculateurs ont été utilisés pour simuler le comportement des protéines virales, tester des combinaisons de molécules et accélérer la recherche de médicaments. Cette simulation à grande échelle a permis aux chercheurs d'éliminer les pistes non prometteuses et de concentrer leurs efforts sur les composés présentant les meilleures chances de succès.

Des centres comme le Centre de calcul intensif de Barcelone Ils ont présenté des exemples très concrets : à l’aide de données de capteurs et de modèles de dynamique des fluides, ils ont entraîné des réseaux neuronaux à incinérateurs de contrôle et améliorer le rendement énergétique en réduisant les émissions ; ou à prévoir la qualité de l'air dans les grandes villes, avec une précision remarquable, basée sur des années de données historiques.

Un autre exemple frappant est AlphaFoldLe système de DeepMind permettant de prédire le repliement des protéines à partir de leur séquence d'acides aminés. Ce problème, considéré comme digne d'un prix Nobel, a bénéficié d'une combinaison explosive de IA, mégadonnées et supercalculateursSon impact sur la biomédecine et la conception de médicaments s'avère énorme, à tel point que des dizaines de milliers de chercheurs dans le monde entier 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 Elle établit et classe deux fois par an les 500 supercalculateurs les plus puissants au monde, un classement qu'elle tient depuis 1993. Bien que la Chine soit en tête en nombre de systèmes présents sur cette liste, les États-Unis conservent leur première place en termes de puissance. puissance totale ajoutéesurtout avec des machines comme Frontier.

Parmi les géants actuels, on trouve Fugaku au Japon, qui a été en tête pendant des années ; Sommet y Sierra aux États-Unis; ou Sunway TaihuLight y Tianhe-2A en Chine, qui a également occupé la première place. L'Italie abrite des systèmes tels que HPC5 o Marconi-100et la Suisse a Piz Daint, un protagoniste de longue date en Europe.

En Espagne, la référence est le MareNostrum du Centre de supercalcul de Barcelone. Depuis sa première version en 2004, avec environ 42,4 téraFLOPS, il a évolué jusqu'à la version actuelle MareNostrum 4, avec environ 13,7 pétaFLOPSLa 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 visant à s'équiper de infrastructures exascale.

Un réseau très pertinent est le Réseau espagnol de supercalcul (RES)Ce réseau rassemble des centres et des machines répartis dans différentes communautés autonomes, ce qui lui permet de servir les chercheurs dans tout le pays. De plus, un Réseau ibéro-américain de supercalcul, qui met en relation des ressources provenant de pays comme le Mexique et d'autres partenaires d'Amérique latine pour des projets communs.

Au niveau régional, des installations telles que Superordinateur Picasso Le supercalculateur Picasso, développé par l'Université de Malaga, dispose de quelque 40 000 cœurs de calcul et de 180 To de RAM. Il 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.

Tous ces systèmes fonctionnent presque toujours avec Linux ou leurs 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 d'outils scientifiques, d'environnements de programmation et de bibliothèques d'IA, spécialisé et perfectionné au fil des ans, a été bâti.

Centres de référence : le Centre de supercalcul de Barcelone et la course européenne à l'équipement informatique national.

El Centre de calcul intensif de Barcelone (BSC) Le BSC est l'un des acteurs européens majeurs 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 regroupant plus de mille personnes originaires de plus de 50 pays, organisées en départements de Informatique, sciences de la vie, sciences de la Terre et applications sociales.

L'une des caractéristiques distinctives du BSC est qu'il ne se limite pas à l'exploitation des machines, mais développe plutôt logiciels propriétaires, algorithmes et même processeursIl participe depuis des années à des projets européens, tels que EuroHPC et dans des initiatives telles que l'Initiative européenne pour les processeurs (EPI) ou les puces européennes basées sur des architectures ouvertes telles que 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 promu prototypes de processeurs vectorielsLes plateformes basées sur ARM et RISC-V, et toute une famille de conceptions portant des noms comme Tortue, lézard ou caméléonqui sont devenues de plus en plus complexes à chaque génération. L'idée est de créer, à moyen terme, des puces capables d'alimenter Supercalculateurs « MareNostrum 6 » avec des technologies informatiques critiques développées en Europe.

Cet effort s'inscrit dans un contexte difficile : l'Europe participait autrefois à la conception d'une partie de l'architecture ARM, mais la vente d'ARM à des entreprises non européennes et l'absence de grandes fonderies en son sein ont placé le continent dans une situation délicate. position délicateFace à des initiatives telles que la garantie par les États-Unis de la production de pointe de TSMC en Arizona, ou l'attraction d'usines de semi-conducteurs par l'Allemagne et la France grâce à d'importantes subventions publiques, l'Espagne est confrontée au défi de combiner écosystème de conception, de fabrication et industriel avec des ressources comparativement moins importantes.

Dans ce contexte, la stratégie espagnole consiste à consolider des centres comme le BSC, à promouvoir des réseaux comme le RES, à soutenir les projets de puces ouvertes et profils très rares en architecture informatique et en intelligence artificielle. Ce n'est pas un hasard si, comme le reconnaissent les directeurs du centre eux-mêmes, les docteurs spécialisés dans ces domaines reçoivent des offres du secteur privé avec des salaires difficiles à égaler dans le milieu universitaire, ce qui complique la fidélisation des talents.

En attendant autres universités espagnoles Ils renforcent leurs infrastructures, comme en témoignent le projet Picasso à Malaga et les nœuds d'énergies renouvelables répartis sur l'ensemble du territoire. Dans de nombreux cas, ces systèmes desservent à la fois… physique des particules comme les études sur le changement climatique, l'ingénierie, la bioinformatique ou les projets de villes intelligentes, démontrant ainsi que le supercalcul n'est plus un luxe réservé à quelques laboratoires.

Si l'on considère l'ensemble du tableau, il est assez clair que le supercalcul est passé du statut de curiosité de laboratoire à celui de véritable technologie. infrastructure critique Pour le climat, la santé, la sécurité, l'économie, et même pour la conception de nos villes, de nos véhicules ou de nos médicaments. 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 ingénieurs et des scientifiques sur leurs ordinateurs. Il en résulte un scénario où, loin de disparaître, le supercalcul s'intègre de plus en plus à notre quotidien, même si nous n'en avons souvent pas conscience.

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