banner-ombre-top
banner-ombre-left
Effondrement de maisons suite au séisme des Abruzzes (Italie) du 6 avril 2009 (Onna, Italie, 2009). © BRGM - Samuel Auclair

Collaboration BRGM-Intel: des simulations de séismes 1000 fois plus rapides

19.01.2015
Le BRGM et Intel France ont mené une collaboration scientifique destinée à accélérer les simulations de séismes, en exploitant les architectures de calcul haute performance d’Intel.

Dans le cadre d’une collaboration scientifique, les experts du BRGM et d’Intel France ont optimisé le code de calcul EFISPEC3D (© BRGM), programmé pour simuler des séismes en milieu géologique tridimensionnel complexe, à des fins de prédiction de l’aléa sismique local.

Objectif de cette collaboration : exploiter pleinement la puissance des dernières architectures de calcul haute performance manufacturées par la société Intel.

Prédiction des mouvements du sol grâce aux architectures informatiques de calcul haute performance

Parmi les différentes disciplines de la sismologie, la prédiction des sismogrammes permet de modéliser l’évolution des mouvements du sol causée par la propagation des ondes sismiques.

Depuis l’avènement des architectures informatiques de calcul haute performance, la prédiction des sismogrammes basée sur l’équation fondamentale du mouvement est en plein essor. Les sismologues ont recours à des architectures de calcul haute performance composées de plusieurs milliers de cœurs de calcul pour simuler des séismes en milieu géologique tridimensionnel.

Cette quantification de l’aléa sismique est d’autant plus importante dans les zones de sismicité modérée comme certaines régions de France, où le nombre de séismes enregistrés est parfois insuffisant pour prédire empiriquement l’intensité des vibrations du sol.

Aujourd’hui, les verrous à lever pour faire progresser cette discipline reposent sur la modernisation des codes utilisés.

Accélération du code EFISPEC3D du BRGM

En collaboration avec les experts de chez Intel France, le BRGM a optimisé son code de calcul EFISPEC3D (© BRGM), programmé pour simuler des séismes via la résolution des équations du mouvement en trois dimensions.

Les optimisations apportées ont permis d’atteindre un facteur d’accélération de 900 sur 1024 cœurs de calcul. Ces performances proche de l’optimal théorique (1024) permettent de réaliser en 10 heures une simulation réaliste pour le risque sismique qui aurait duré 9000 heures (soit 375 jours) sur un seul cœur de calcul. L’utilisation de 3072 cœurs de calcul permet d’atteindre un facteur d’accélération de 1976 et réduit cette durée à 4 heures 30 minutes.

Temps de calcul du code EFISPEC3D (© BRGM) obtenu sur l’architecture Endeavor (machine Intel composée de nœuds Intel Ivy Bridge EP E5-2697v2, 12c à 2.7 GHz, interconnectés par un réseau Infiniband FDR) du centre de calcul haute performance Intel (courbe bleue).

Temps de calcul du code EFISPEC3D (© BRGM) obtenu sur l’architecture Endeavor (machine Intel composée de nœuds Intel Ivy Bridge EP E5-2697v2, 12c à 2.7 GHz, interconnectés par un réseau Infiniband FDR) du centre de calcul haute performance Intel (courbe bleue).

Accélération du code EFISPEC3D (© BRGM).

Accélération du code EFISPEC3D (© BRGM).
Courbe noire : accélération obtenue sur l’architecture Froggy (machine Bull composée de nœuds Intel Sandy Bridge EP E5-2670, 8c à 2.6 GHz, interconnectés par un réseau Infiniband FDR) du centre de calcul haute performance CIMENT, financé par la région Rhône-Alpes (GRANT CPER07_13 CIRA) et le projet Equip@Meso (référence ANR-10-EQPX-29-01) du programme Investissements d'Avenir supervisé par l’Agence Nationale pour la Recherche.
Coube bleue : accélération obtenue sur l’architecture Endeavor (machine Intel composée de nœuds Intel Ivy Bridge EP E5-2697v2, 12c à 2.7 GHz, interconnectés par un réseau Infiniband FDR) du centre de calcul haute performance Intel.

Réalisme des simulations

Afin de faire tendre les résultats de ces simulations vers les observations in situ, une connaissance de la sismotectonique des plaques, de la sismogénèse des failles et de la géomécanique des sols sont des éléments obligatoires.

Pour ce faire, les sismologues du BRGM s’appuient notamment sur les modèles tridimensionnels construits dans le cadre du programme RGF (Référentiel Géologique de la France), dont l’objectif est de doter le territoire français d’une connaissance géologique tridimensionnelle continue, homogène, cohérente et sans cesse actualisée.

Simulation 3D à l'aide du code open source EFISPEC3D

Le code open source EFISPEC3D, développé depuis fin 2009 par le BRGM puis en collaboration avec la société Intel France, est dédié au calcul des sismogrammes en milieu géologique 3D complexe, à des fins de prédiction de l’aléa sismique local pour des projets de recherche. Simulation 3D de la propagation des ondes sismiques dans la région de Sélestat (Bas-Rhin) s'appuyant sur la représentation des formations géologiques superficielles, dans le cadre du programme RGF (Référentiel Géologique de la France). © BRGM

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34