Axe E.05 : Modélisation, simulation et optimisation, calcul haute performance, sobriété numérique, applications
Modéliser, simuler et optimiser sont des enjeux scientifiques majeurs afin de comprendre et d'analyser les phénomènes et leurs interactions, de prédire et d'anticiper les évolutions, d'améliorer les processus. Afin d'aboutir à des avancées scientifiques importantes et des ruptures notamment : - le développement de nouveaux modèles explicatifs, prédictifs ou inductifs, leur paramétrisation, leur contrôle et le couplage de modèles ; - la résolution de ces modèles (précision, stabilité, coût/volume de calcul réduit) ; Sont encouragées des propositions traitant :
- de verrous scientifiques importants, sur des sujets pointus non encore résolus ;
- de sujets émergents, apparus récemment notamment en lien avec le développement de la science des données ;
- de propositions sujets multidisciplinaires rassemblant des experts issus de diverses communautés notamment probabilistes, analystes, statisticiens, numériciens, modélisateurs, experts en science des données, modélisateurs et experts des domaines applicatifs visés.
Parmi les verrous pouvant être abordés on peut citer :
- le développement de modèles pour des problèmes complexes intégrant des connaissances physiques et/ou symboliques, les méthodes d’optimisation (robustes, stochastiques, etc.), le développement de techniques d'intelligence artificielle notamment d'apprentissage ;
- l'hybridation entre les modélisations à base physique et la science des données, le développement de technologies quantiques et leurs couplages à d'autres approches ;
- le développement de modèles explicables pour les experts métiers ou de méthodes d’analyse post-hoc aidant à l’applicabilité est également attendu ;
- la représentation spatio-temporelle des résultats et des données, les réalités augmentée et virtuelle, les mondes immersifs ainsi que l'analyse de données haute performance et le déploiement de chaines de traitement de données ;
- des outils et des techniques de programmation sur les architectures hétérogènes, parallèles ainsi que le développement de bibliothèques numériques et de nouvelles méthodes numériques adaptées aux nouvelles architectures notamment exascale ;
- le développement d'approches intégrant le hardware et le software ;
- l'algorithmique, les méthodes numériques, le potentiel du calcul intensif, la construction et l’exploitation de modèles réduits et de substitution, le parallélisme en temps et en espace, les algorithmes à précision variable, les discrétisations adaptatives ;
- les challenges spécifiques liés aux modèles stochastiques, à la quantification et à la propagation des incertitudes ;
- la sobriété numérique, la consommation énergétique, la frugalité.
Une attention particulière sera portée sur le montage de projets ambitieux et structurants par des communautés combinant l'expertise en calcul extrême et la maîtrise d'un domaine applicatif (énergie, climat, environnement, cosmologie, smart cities, industrie 4.0, etc.) pour porter leurs modèles scientifiques à une nouvelle échelle ou dimension pouvant nécessiter un supercalculateur de l’ordre exaflopique. L’équipe devra mettre en avant les besoins pour mettre en œuvre leur projet scientifique en termes d’adaptation voire d'évolution de tout ou partie de l’algorithmie existante ainsi que la mise en place de workflow complexes. L'estimation des impacts (financiers, sociétaux, environnementaux) des travaux menés devra être prise en compte. Les technologies frugales, ayant une empreinte environnementale réduite recevront également une attention particulière. *Le texte ci-dessus cherche à décrire les thématiques faisant partie de l'axe. Les thématiques mentionnées font référence aux verrous et aux travaux scientifiques identifiés lors de la rédaction du présent texte. Les pistes de recherche apparues très récemment et se rattachant naturellement à cet axe entrent dans le périmètre de cet appel. *