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21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Projet Horizon: computational astrophysics on massively parallel systems to understand structure formation.

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1 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Projet Horizon: computational astrophysics on massively parallel systems to understand structure formation in the universe.

2 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Structure formation in a hierarchical universe Initial conditions: inflation drives quantum fluctuations up to cosmic scales. Collisionless fluid: dark matter (CDM, WDM ?) Vlassov-Poisson stars Collisional fluid:gas (hot, cold, very cold) Euler-Poisson dense clouds (collisions) Cooling (atomic, molecular) and radiative transfer Additional physics: Star formation and feedback on the gas. Subgrid models: supernovae, turbulence, black holes, jets... Hierarchical scenario: galaxy formation, from the end of the dark ages (Pop III) to the formation of the Milky Way with « ab-initio » models A well-posed numerical problem…

3 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Project objectives up to 4 years Computational modelling of cosmological structures formation. Prediction of observational signatures as a function of various physical scenarios. Promote state-of-the-art expertise in parallel programming and applied mathematics in computational cosmology. Put together several experts in the field to share knowledge and softwares, and optimize use of supercomputer centers. Provide to the scientific community an easy access to top quality simulations data, as well as educational and public outreach.

4 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Organisation 6 geographical nodes IAP S. Colombi Paris CRALB. Guiderdoni Lyon ObsF. CombesParis SApR. Teyssier Saclay LuthJ.-M. AlimiMeudon LAML. AthanassoulaMarseille Horizon scientists are responsible of a work package (MoU) and have full access to the hardware and software infrastructure of Projet Horizon: 30 scientists Executive committee validates day-to-day operations (5 co-Is among Horizon scientists) Scientific committee issues recommendations and scientific objectives to the project.

5 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Software resources shared and posted to an internal web site Gas dynamics and N body codes Data conversion utilities Common post-processing tools Common visualization tools Parallel computing tutorials Common initial conditions for code benchmarking CVS repository

6 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Simulation results presented in a fully open web site N body runs with particles N body and gas dynamics runs with 10 9 particles Zoom simulations on pre-selected objects with 10 8 particles Idealized simulations of interacting galaxies with 10 8 particles All initial conditions are generated self-consistently from the same primordial realization at all scales. Public Outreach

7 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Computer infrastructure Extreme Computing Initiative at European level (DEISA) 10 6 CPU hours per year on national supercomputer centers (IDRIS, CINES, CCRT) Shared resources on HPC1 (funded by INSU and CEA) Mini-grid : 1 quad AMD on each node (funded by IN2P3 and INSU astroparticule) 3D visualization servers 3D (funded by Universities)

8 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Supercomputer centers HPC1 ParisMeudonLyon Jobs submission Post-processing on large data sets Visualization, Post-processing on Small data sets Saclay Computer infrastructure Marseille Mini-grid Horizon

9 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Partnership with HPC1 Hardware and Software support on working days 3 master nodes 64 Go each available full time CPU hours for 3 years in 2 possible configurations Compact: 5 additional nodes for 95% of the time OR Distributed: 50 additional nodes for 5% of the time Annual planning with HPC1 team 5 To storage Integration within Horizon Mini-grid (VPN, SSH) with RENATER Mbits

10 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon L=1 milliard dannées lumières T=1, 3 et 13 milliards dannées Large scale structure in the universe

11 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Towards galactic discs formation

12 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Stars birth and death on cosmic scales

13 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Small scale galaxy physics

14 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Films Down to Galactic Scales

15 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Conclusion Utility computing : a new approach for high performance computing in advanced research More time and manpower dedicated to research activities Professional hardware and software administration by vendors specialists Continuous upgrade with state-of-the-art technologies HPC1 directly located on site

16 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Fin du diaporama

17 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Programme de recherche: 4 thèmes principaux Mathématiques appliquées Comparaison entre codes sur des cas « test » Etude en convergence sur des cas « test » (résolution en masse, résolution spatiale) Etude en conservation sur des cas « test » (moment angulaire, entropie…) Méthodes de transfert radiatif (« ray tracing », méthode au moment…) Méthodes MHD (équation dinduction) Algorithmes et parallélisme Algorithmes de post traitement (détection des halos et des sous-halos, calcul des arbres de fusion) Outils statistiques (spectres de puissance, moments dordre élevé) Optimisation sur architecture massivement parallèle (MPI ou OpenMP ou les deux) Calcul distribué (projet DEISA, approche CORBA) Observations virtuelles et base de données Modèles semi-analytiques avec GALICS et génération de catalogues fictifs avec MOMAF Génération dimages et de catalogues polychromatiques(optique, IR, X, mm, lensing...) Base de données interactives: résultats bruts de simulations catalogues fictifs (limite angulaire, spectrale, magnitude) images de galaxies individuelles Modules de physiques Refroidissement atomique et moléculaire (dépendant de la métallicité et du flux UV) Modules de formation détoiles et de formation de trous noirs Modules de « feedback » stellaires et AGN: vents, jets... Approche multiphase (non résolue), Kennicut, turbulence… Spectro- photométrie stellaire et AGN (âge et métallicité). Modules dopacités spectrales (poussières…)

18 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Conclusions Un projet à linterface PNC, PAP et PNG Techniques numériques et modules de physiques communs Problématique nouvelle: le milieu interstellaire dans un cadre cosmologique Un rôle central est donné au réalisme physique Compréhension des effets systématiques Approches analytiques, semi-analytiques et numériques Microphysique et mésophysique Une insertion active au sein de projets européens Projet de réseau Marie-Curie « SUPERCOSM » Réseau d'infrastructure DEISA (J.-M. Alimi) Préciser les tâches à accomplir avant septembre 2004 Importance de la structure projet Lots de tâches avec responsables, jalons et MOU. Moyens humains actuels: 7 FTE Demande: 3 FTE supplémentaires pour un total de 10 FTE

19 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Un panorama favorable à la naissance dun tel projet Des réflexions au sein du PNC/PNG depuis 5 ans sur limportance des simulations numériques dans les deux communauté (rapport PNC Jean-Michel Alimi) Colloque prospective à la Colle-sur-Loup en Création de lASSNA: soutien à des initiatives et des projets en calcul numérique en astrophysique. Les infrastructures de calcul intensif atteignent/dépassent le « mur » du Téraflops. Nécessité de se regrouper pour mettre en commun des moyens de traitements logiciels/humains, accroître la visibilité en France et à létranger (liens avec les projets européens).

20 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Lien avec collaborateurs et concurrents étrangers Réseau Marie-Curie « SUPERCOSM » 3ème sur liste B (coord. S.D.M. White) tète de noeud: S. Colombi (Paris-Saclay) Collaboration avec MPA (Garching), ICC (Durham)... Réseau de calcul DEISA (Jean-Michel Alimi) Scientifique Associé: collaborateur sans lot de taches, mais désirant participer à la définition ou à l'exploitation des produits du Projet Horizon. Négociation avec les co-I's au cas par cas.

21 21 avril 2005 HPC1Romain Teyssier Projet Horizon Historique du Projet Horizon Septembre 2003: lancement de la phase préparatoire. Octobre 2003: demande de soutien au PNC et PNG Décembre 2003: présentation au Forum ASSNA Avril 2004: demande de soutien au PAP (Astroparticules) Mai 2004: soutien du PNC (15 kE) et du PNG (8 kE) Mai 2004: Horizon reçoit le « Label ASSNA » Juin 2004: soutien du PAP (70 kE) Septembre 2004: Kick-off meeting à l'observatoire de Paris Octobre 2004: demande de soutien à la CSA


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