Groupe de Travail Th.4 Chimie Carlo Adamo Equipe de Modélisation des Systèmes Complexes Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris

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1 Groupe de Travail Th.4 Chimie Carlo Adamo Equipe de Modélisation des Systèmes Complexes Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris carlo-adamo@enscp.fr

2 Contenu Chimie et Grilles au sein d’EGEE Un exemple: CompChem Bilan pour la France Problèmes types et codes en Chimie Sondage A faire Projets Exercice national de prospective grilles de production 2 6-7 Octobre 2008

3 Exercice national de prospective grilles de production 3 6-7 Octobre 2008 Chimie et Grilles dans EGEE Cinq organisations virtuelles de “Chimie” sont déclarées au sein d’EGEE: CompchemGlobal 66 GaussianGlobal 23 enmr.euGlobal 31 TrigridaRégional (Turquie) 45 TrigridbRégional (Turquie)164 nb total d’utilisateurs: 322

4 Un exemple: CompChem Exercice national de prospective grilles de production 4 6-7 Octobre 2008 La VO CompChem VO est la troisième en termes d’activité dans la section “Generic Applications” d’EGEE (précédée par les communautés HEP et Biomed)  La VO CompChem VO est dans la grille de production d’EGGE depuis fin 2004  Support aux applications de la “Computational Chemistry”‏  Gérée par le Département de Chimie de l’Université de Perouse (Italie)  66 utilisateurs enregistrés (seulement 3 français)  Contribution hardware: 12 noeuds biproc PIII (localisé à Perouse) 8 noeuds biproc Xeon Rapport 2007

5 Exercice national de prospective grilles de production 5 6-7 Octobre 2008 Chimie Quantique Ab initio (HF, post-HF, DFT) (e.g. Gaussian, ADF, Molpro, Gamess, VASP, Ab-init, CPMD) Dynamique Moléculaire (e.g. Amber, Thinker, Gromacs) Monte Carlo La plupart de ces codes sont commerciaux. Méthodes très coûteuses en termes de puissance de UC, de mémoire, de temps (dilemme temps-puissance-taille systèmes). Grande hétérogénéité en termes de “hardware”. Quelques codes déployés au sein d’EGEE (e.g. VO Gaussian..) Codes de Simulation en Chimie

6 Le « scaling » en Chimie Exercice national de prospective grilles de production 6 6-7 Octobre 2008 1 Free energy perturbation 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000 100 10 0.1 ab initio Density function Molecular dynamics drug active sites enzymes virus Projects Large-scale research Overnight batch Day-time batch interactive 1ps 100ps Number of atoms Super-Comp CPU hours

7 Le « scaling » en Chimie Exercice national de prospective grilles de production 7 6-7 Octobre 2008 Hétérogénéité des processeurs Classical to Highly Correlated... MM MD QM/MM DFT HF QMD MP(2-4) MCSCF CCSD(T) MRSDCI... Scaling O(N) O(N 7 ) Accuracy 100 kcal 0.1 kcal Size 10 7 atoms 10 atoms 10 -15 - 10 -8 s 10 000 bf 3 000 bf 1 000 bf 500 bf 1 000 000 atoms 1 000 atoms 300 atoms 100 atoms 5 000 000 CSFs 10 - 20 atoms

8 Quel type d’utilisation? Exercice national de prospective grilles de production 8 6-7 Octobre 2008 Applications « multi-paramètres » Surface d’énergie potentielle d’une réaction évaluée sur une grille de points

9 Exercice national de prospective grilles de production 9 6-7 Octobre 2008 Calculations: investigate 10-20 surfaces 2 to 5 surface terminations 4 to 16 impurity positions > 4 concentrations Total number of calculations per impurity: 120-2440 CaO-termimated {001} surfaces of CaTiO 3 Mineral Surfaces Applications « multi-paramètres » Quel type d’utilisation?

10 Exercice national de prospective grilles de production 10 6-7 Octobre 2008 Example: O 2 dissociation at Al(111) Total time of trajectory: 0.5 ps Time step: 2.5 fs (200 steps) CPU cost: 45 days on 1 Compaq ES45 processor J. Behler et al., Phys. Rev. Lett. 94, 036104 (2005) Quel type d’utilisation? Parallélisme (largement variable en fonction des codes)

11 Exercice national de prospective grilles de production 11 6-7 Octobre 2008 Parallélisme (largement variable en fonction des codes, des modèles, du niveau de théorie, des algorithmes...) Quel type d’utilisation?

12 Grilles et Chimie en France Exercice national de prospective grilles de production 12 6-7 Octobre 2008 Faible participation au sein d’EGEE en tant qu’utilisateurs de ressources existant (3 utilisateurs dans CompChem) Aucune VO chimique française Faible présence de la « Computational Chemistry » en France? CP1 - Environnement CP2 - Mécanique des fluides CP3 - Milieux réactifs CP4 - Astrophysique, Géophysique, Terre solide CP5 - Electromagnétisme, Plasma chauds CP6 - Mathématiques, Mathématiques appliquées, Systèmes modèles CP7 - Systèmes moléculaires organisés et Biologie CP8 - Chimie quantique et Modélisation moléculaire CP9 - Physique, Chimie et propriétés des matériaux INERIS – IBM SP4 (Zahir) - 2007

13 Exercice national de prospective grilles de production 13 6-7 Octobre 2008 Grilles et Chimie: un rapport difficile? Le sondage Sondage lancé le 2 septembre et clôturé le 5 octobre 14 questions « inspirées » de celles des GT plus avancées Disponible sur: www.surveymonkey.com/s.aspx?sm=nPRL7QkmpWgVcbx_2b9QCPlA_3d_3d Public: Chimistes Théoriciens Français (liste de diffusion du RCTF) Retour: environ 10% (45 réponses) 95% permanents

14 Exercice national de prospective grilles de production 14 6-7 Octobre 2008 Le sondage Besoins de CalculConnaissances

15 Exercice national de prospective grilles de production 15 6-7 Octobre 2008 Intérêt Le sondage Q9. Verriez-vous un intérêt à l'utilisation d'une grille de production ? Q13. Seriez-vous prêt à assister à une formation sur les grilles? 90% oui (toutes les personnes intéressées dans la communauté?)

16 Exercice national de prospective grilles de production 16 6-7 Octobre 2008 A faire Perception du concept de grille au sein de la communauté. Identification des besoins (codes, types de calcul) Identification des obstacles à l’utilisation de ressources délocalisées Thèmes de réflexion Actions Création d’une VO Française de Chimie Sensibilisation Formation des chimistes à l’utilisation des Grilles en Chimie

17 Projet en Cours Exercice national de prospective grilles de production 17 6-7 Octobre 2008 Grille de production Modélisation de la Matière Moléculaire Grid M 3 1) Identification des moyens informatiques 2) Déploiement des codes de calculs gratuits et commerciaux 3) Constitution d’une communauté autour de la thématique scientifique Equipes impliquées: Equipe MSC, UMR CNRS-ENSCP 7575 – ParisEquipe CPT, CNRS-UMR 5180 - Lyon Equipe CBT, UMR CNRS-UHP 7565 – NancyLaboratoire CPQ, CNRS-UMR 5626 - Toulouse CNRS-UMR 5253- MontpellierLaboratoire CQ CNRS-UMR 7177 - Strasbourg Equipe CT, UMR CNRS 6264 - Marseille

18 Remerciements Exercice national de prospective grilles de production 18 6-7 Octobre 2008 Le groupe de travail « Chimie » Dr. Dorothée Berthomieu Pr. Xavier Assfeld Pr. Claude Pouchan Dr. Nicolas Ferré Dr. Henry Chermette Les exterieures Mme Nicole Audifrene Dr. Ilaria Ciofini