Ingénieur de Recherche en calcul scientifique (F/H)

Intitulé du projet : Programme d'excellence I-site : Radiative Accelerations in Stars

Acronyme du projet : RAS

Durée globale du projet : 2 ans

Description sommaire du projet  : Le projet Radiative Accelerations in Stars (RAS) a pour objectif ambitieux de rendre la modélisation de ce processus microscopique de transport des éléments chimiques à l'intérieur des étoiles accessible, efficace et la plus exacte possible. Actuellement les accélérations radiatives sont négligées, car elles sont complexes et coûteuses à modéliser, alors qu’elles sont cruciales pour une modélisation exacte des étoiles. Pour pallier cela, nous modéliserons la diffusion atomique, et plus particulièrement les accélérations radiatives en utilisant une architecture GPU, ce qui apportera un gain drastique en temps et coût de calculs, et permettra une avancée significative vers les modèles de structure interne et évolution des étoiles de pointe. Il s’agit d’une approche novatrice qui n’a jamais été utilisée pour ce type de calculs et qui ouvrira les portes à des codes de nouvelle génération. Ce type d’avancée scientifique et technique est cruciale pour l'interprétation des données de grande précision qui ont été obtenues (CoRoT/CNES, Kepler/NASA, TESS/NASA) et qui seront obtenues dans le futur (PLATO/ESA).

Mission principale : L'objectif principal de ce projet est d'améliorer l'efficacité de calcul de la diffusion atomique (un processus de transport microscopique clé) dans le code public d'évolution stellaire Cesam2k20 afin d'inclure des processus sophistiqués supplémentaires à l'avenir. Cela permettra de combler le fossé entre la précision des données et la précision des modèles, en particulier pour l'âge des étoiles qui ne peut être obtenu qu'avec des modèles de structure et d'évolution stellaires. Cela profitera à tous les domaines de l'astrophysique qui dépendent de propriétés stellaires précises (comme la caractérisation des exoplanètes, l'archéologie galactique, l'évolution chimique de la Voie lactée). Dans un futur proche, cela sera crucial pour l'interprétation des données obtenues avec la mission PLATO/ESA.

Définition des tâches à accomplir : La première tâche de ce projet est de porter le calcul de l'opacité moyenne de Rosseland sur GPU Nvidia. Pour cela, nous utiliserons les routines Fortran déjà implémentées dans Cesam2k20, et développerons une version adaptée pour GPU à l'aide d'un outil tel que CUDA ou OpenACC. Nous ferons le même travail pour le calcul des accélérations radiatives en nous basant sur les routines déjà disponibles dans Cesam2k20 et le code Montpellier/Montréal. Nous validerons ensuite scientifiquement le code en le comparant aux codes existants et nous estimerons le gain en efficacité de calcul. Cette première tâche fournira un code prêt à l'emploi qui pourra être intégré dans n'importe quel code d'évolution stellaire, ce qui profitera à ce projet et à l'ensemble de la communauté des modélisateurs de l'évolution stellaire. Lorsque la première tâche sera terminée, nous interfacerons le module dans Cesam2k20. Ce code est modulaire et conçu pour de telles implémentations. En parallèle, nous nous appuierons sur le code développé dans les tâches 1 et 2 afin de rendre Cesam2k20 prêt pour le calcul HPC. Même après l'achèvement des tâches précédentes, le défi du calcul de grandes grilles de modèles stellaires nécessite une optimisation globale du Cesam2k20 afin d'être aussi efficace que possible pour le calcul de grandes grilles de modèles stellaires. Cela sera important pour toutes les applications du code, et surtout pour l'interprétation des données obtenues avec la mission PLATO/ESA. Le code a été sélectionné pour calculer la grille de modèles qui sera utilisée dans le pipeline automatisé d'inférences des propriétés fondamentales stellaires et la grille sera mise à jour pendant la mission. Le code doit être aussi efficace que possible pour permettre l’implémentation de la physique la plus sophistiquée dont nous disposons sans causer de retard pour la mission. L'efficacité des calculs sera accrue par l'optimisation du code pour le compilateur public Intel OneAPI et par des améliorations algorithmiques.

Description précise de l'évènement ou du résultat objectif déterminant la fin de la relation contractuelle ainsi que les modalités d'évaluation et de contrôle de ce résultat : Fin du projet 31/12/2026