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Jean-Michel ALIMI Formation « ab-initio » des structures cosmiques Le Projet STEP.

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2 Jean-Michel ALIMI Formation « ab-initio » des structures cosmiques Le Projet STEP

3 Jean-Michel ALIMI Le Projet STEP Pour quelle SciencePour quelle Science Avec quels Moyens ?Avec quels Moyens ? Comment et avec qui y parvenir ?Comment et avec qui y parvenir ?

4 Jean-Michel ALIMI Le Projet STEP Science: Science: Contexte, Objectifs (principal et intermédiaires ) Technologie: Technologie: Logiciels, Architecture Logiciel Equipes: Equipes: Constitution, Organisation, Besoins Politique / Produits: Moyens matériels et humains: Régionale-Nationale-Européenne Résultats Scientifiques Produits dérivés pédagogiques, OV (management des données)

5 Jean-Michel ALIMI Science Le Projet STEP: Science Il sagit de permettre à la communauté française délaborer, de poursuivre, le développement et la validation d un modèle réaliste, multi-échelle et multi-physique, de formation des galaxies: Objectif: Objectif: En plein dans la compétition international

6 Jean-Michel ALIMI Science Le Projet STEP: Science Réaliste: Modélisation physique (« complète et rigoureuse »), qui consiste à réduire au minimum le nombre de paramètre libre. Multi-échelle: Nature cosmologique de la formation des galaxies. Multi-physique: Combinaison de processus physique variés. Objectif: Modèle de Formation de galaxies

7 Jean-Michel ALIMI Science Le Projet STEP: Science Origine cosmologique dune propriété interne aux galaxies elliptiques (âge de la population stellaire): … les galaxies elliptiques sont le résultat de (nombreuses) fusions de (petites) galaxies spirales. Ces fusions sont continuelles dans un scénario du type SCDM, et chaque fusion est susceptible dentraîner une flambée de formation détoiles. Dans un tel scénario, la population détoiles au sein des galaxies elliptiques est, au contraire de ce qui apparaît dans les observations, distribuée en âge, et non pas fortement dominé par les étoiles vieilles. Au contraire dans un scénario CDM, les conditions de fusions sont fortement modifiée…. Zoom sur la formation dune galaxie elliptique dans un scénario CDM (A. Serna 2003, Code DEVA (AP3M-ASPH)) Modèle Multi-échelle, Multi-physique.

8 Jean-Michel ALIMI Science Le Projet STEP: Science Test de la nouvelle physique: Champ de Quintessence et Physique des hautes énergies RP ( =11) Alimi, Fuzfa (PM) 2003 EdS CDM =-1/3 =-0.8 Sugra ( =11) Objectifs: Résultats et produits intermédiaires: RP ( =11)

9 Jean-Michel ALIMI Linfluence sur le taux de refroidissement du gaz baryonique, de lenrichissement en éléments lourds du gaz pré-galactique lors de la formation des premières étoiles et lors de lexplosion des supernovae. Objectifs: Résultats et produits intermédiaires: Science Le Projet STEP: Science Poirier, Jablonka, Alimi 2003 (Tree-ASPH)

10 Jean-Michel ALIMI Linfluence sur le taux de refroidissement du gaz baryonique, de lenrichissement en éléments lourds du gaz pré-galactique lors de la formation des premières étoiles et lors de lexplosion des supernovae. Objectifs: Résultats et produits intermédiaires: Science Le Projet STEP: Science Poirier, Jablonka, Alimi 2003 (Tree-ASPH)

11 Jean-Michel ALIMI Science Le Projet STEP: Science Objectifs: Résultats et produits intermédiaires: Origine -du biais cosmologique, -de la séquence de Hubble, -du fond UV de ré-ionization (premiers objets)... Génération et influence sur la formation et la structure des galaxies -du champ magnétique, -de la nature turbulente du milieu interstellaire... Le rôle -de la fragmentation des premiers nuages interstellaires crucial pour fixer les conditions de formation des galaxies, -des NAG lors de la formation des galaxies…...

12 Jean-Michel ALIMI Technologie Le Projet STEP: Technologie Logiciel et Architecture Logiciel Réserver sur les codes publics (l expérience montre quils sont souvent peu fiables sinon incorrectes), favoriser les codes « maisons ». Moyens Logiciels: PM (Vectoriel, OpenMP), Treecode (Scalaire, Parallèle MPI), AP3M (Vectoriel) COSMO3D:COSMO3D: Code Eulerien (PM + Hydro à Diff finies à op. alternés) N-corps + Hydrodynamique + Chimie hors équilibre + Processus déquipartition thermique + Formation des « étoiles » + Photo-ionisation (Vectoriel, MPI, CORBA) DEVA:DEVA: Code Lagrangien (AP3M + ASPH) N-corps + Hydrodynamique + Formation des « étoiles » + Photo-ionisation (MPI, CORBA ) TREEASPH:TREEASPH: Code Lagrangien (Tree + ASPH) N-corps + Hydrodynamique + Formation des « étoiles » + Chimie du milieu galactique (SN, métaux…)

13 Jean-Michel ALIMI Technologie Le Projet STEP: Technologie Logiciel Notre effort de développement algorithmique est fait spécialement sur les codes particulaires et via CORBA sur les codes hybrides. DEVA: Code Lagrangien (AP3M + ASPH)

14 Jean-Michel ALIMI Technologie Le Projet STEP: Technologie Pour optimiser lutilisation des moyens dont nous pouvons disposer, puisquil est maintenant banal de dire quune modélisation réaliste prenant en compte à la fois laspect multi-échelle et multi-physique de la formation des galaxies nécessite de la capacité mémoire et de la puissance de calcul, nous devons combiner nos efforts sur deux aspects. Architecture Logiciel Option Logiciel Maître mot: Parallélisation Sur les opérations: MPI Sur les services: CORBA (Common Object Request Broker) Option Matériel Disposer dun des supercalculateurs les plus puissants, voir de plusieurs. Combiner les deux: CORBA

15 Jean-Michel ALIMI Technologie Le Projet STEP: Technologie Quelques mots sur CORBA CORBA est une architecture logiciel de programmation Objet de type Client-serveur largement utilisé dans lindustrie. Architecture Client-Serveur: Un serveur est un processus qui fournit un service (de calcul) ou des ressources, un client est un processus qui fait appel à des services à distance Architecture Logiciel

16 Jean-Michel ALIMI Technologie Le Projet STEP: Technologie Les Notions essentielles IDL (Interface definition language): Ce fichier définit les objets CORBA qui constitueront un ensemble de méthodes accessibles à distance. La compilation du fichier IDL produit 2 « mappings »: Le STUB destiné au client et le SKELETON destiné au serveur. Deux composantes CORBA: ORB (Object Request Broker) et OA (Object Adapter); lORB est responsable de transmettre les requètes de services du client vers les objets et de retourner les résultats, lOA est la composante qui délimite lORB avec limplémentation des objets. lOA active si nécessaire la cible associé à lobjet, lorsque quune requète dun client est énoncée via lORB. Aprés linitialisation de lORB et de lOA, le pointeur universel appelé IOR (Interoperable Objet Reference) est généré; il contient toutes les informations pour localiser les objets implémentés (lhostname du serveur, le numéro de port sur lequel lORB écoutera les requètes, la clé de lobjet qui identifie lobjet implémenté). LIOA est écrit dans un fichier et est ensuite transmis au client. Architecture Logiciel

17 Jean-Michel ALIMI Technologie Le Projet STEP: Technologie Intérêt de la programmation CORBA: En ne travaillant essentiellement que sur les interfaces entre les modules physiques, elle respecte la modularité de la modélisation. Extensibilité ou Croissance des applications; chaque module est développé de façon indépendante, la substitution de modules plus performants, ajout de modules supplémentaires, … Echanges entre machines inhomogènes: Disposition de ressources adaptées (CORBA/MPI)... Architecture Logiciel

18 Jean-Michel ALIMI Technologie Le Projet STEP: Technologie Architecture Logiciel Première Application scientifique (en astrophysique) COSMO3D distribué, elle trouvera son aboutissement dans le cadre du projet européen DEISA. DEISA ? et au-delà les moyens distribués de calcul Alimi, Girou, Grasseau (2003)

19 Jean-Michel ALIMI Technologie Le Projet STEP: Technologie COSMO3D distribué

20 Jean-Michel ALIMI Technologie Le Projet STEP: Technologie Matière Noire Gravitation (PM) Matière Baryonique Hydrodynamique (Euler-Lagrange) Plasma Cosmologique Chimie (6 espèces, petits pas) COSMO3D Distribué

21 Jean-Michel ALIMI Technologie Le Projet STEP: Technologie

22 Jean-Michel ALIMI Technologie Le Projet STEP: Technologie Ce que lon veut démontrer avec cette application. –La faisabilité dune application CORBA –Laspect performance –Laspect modularité –Laspect évolution des modèles –Le découpage des tâches de parallélisation sur les opérations (MPI) –Ladaptabilité des services et de leur algorithmes associés aux supercalculateurs... Perspectives Elaboration de codes ambitieux et adaptés/adaptables COSMO3D Distribué

23 Jean-Michel ALIMI Equipes Le Projet STEP: Equipes Constitution Acteurs principaux: 11 Chercheurs + 3 Post-Docs + 4 Ingénieurs + 3 thésitifs 7 Instituts Pays+... Chercheurs: J.M. Alimi (Chercheur, LUTH, Meudon, France) M.J. Cuesta-Bodao (Chercheur, UMH, Elche, Espagne) J.-C. Heudin (Chercheur, IIM, Paris, France) P. Jablonka (Chercheur, GEPI, Meudon, France) J. Kouneiher (Chercheur, LUTH, Meudon, France) D. Lambert (Chercheur, NAMUR, Belgique) A. Lemaître (Chercheur, NAMUR, Belgique) C. Megessier (Chercheur, LUTH, Meudon, France) J. Perez (Chercheur, ENSTA, Paris, France) A. Serna (Chercheur, UMH, Elche, Espagne) D. Valls-Gabaud (Chercheur, OMP, Toulouse (Hawai), France)

24 Jean-Michel ALIMI Equipes Le Projet STEP: Equipes Post-Doc: A. Fuzfa (Post-Doc, LUTH/NAMUR, Meudon, France/Belgique) P. Hennebelle (Post-Doc, LERMA, Paris, France) S. Courty (Post-Doc, Reyjavik, Islande) Ingénieurs numériciens: D. Girou (Ingénieur, IDRIS, Orsay, France) G. Grasseau (Ingénieur, IDRIS, Orsay, France) A. Marchand (Ingénieur, DIO, Meudon, France) S. Mené (Ingénieur, LUTH, Meudon, France) Thésitifs: J. Larena (Thésitif, LUTH, Meudon, France) F. Roy (Thésitif, ENSTA, Paris, France) J.-C. Torel (Thésitif, IIM/LUTH, Paris, France) +... Constitution

25 Jean-Michel ALIMI Equipes Le Projet STEP: Equipes Groupes de Travail, Forum ouvert (Opération du CS de lObs de Meudon) Rapports aux établissements fondateurs. Science: Cosmologie - Physique fondamentale : (A. Fuzfa + J. Perez) Hydrodynamique: (A. Serna) Physique du refroidissement et processus de chauffage - Physique du milieu interstellaire : (P. Jablonka) Transf. de Rayon. - Champ magnétique - Turbulence : (DVG + C. Megessier) Cosmologie observationnelle - Biais - Galaxies à haut-redshift: S. Courty Technologie (Algorithmique, Architecture logiciel, Maths Appliquées): N-corps: J. Perez + A. Serna Hydrodynamique:A. Serna + M.J. Cuesta Bodao Physique Radiative et Autres physiques: DVG + C. Megessier Visualisation: J.-C. Heudin Management des données: J. Kouneiher Parallèlisation (MPI): A. Marchand Parallélisation (CORBA): D. Girou + G. Grasseau Organisation

26 Jean-Michel ALIMI Equipes Le Projet STEP: Equipes Besoins Moyens Humains Moyens Matériels Moyens de Calculs

27 Jean-Michel ALIMI Politique Le Projet STEP: Politique Un projet ambitieux doit être supporté par plusieurs laboratoires et plusieurs instituts ou établissements, mais cependant un laboratoire et un établissement doivent jouer un rôle leader. (Construction semblable au projet MPOPM) (LUTH/Observatoire de Paris-Meudon) Accès aux moyens de calculs fixe également les perspectives du projet. Régionale - Nationale - Européen MPOPM - IDRIS - DEISA

28 Jean-Michel ALIMI Produits Le Projet STEP: Produits Produits dérivés Science ! Produits dérivés pédagogiques: Etudiants (PPL, ENSTA), Grand Public IIM, société Plage Observatoire Virtuel: « management » des données

29 Jean-Michel ALIMI Formation « ab-initio » des structures cosmiques Le Projet STEP


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