Développement d'un outil pour le benchmark automatique des solveurs dans Alien

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. Depuis les concepts scientifiques en recherche fondamentale jusqu’aux solutions technologiques en recherche appliquée, l’innovation est au cœur de son action, articulée autour de quatre orientations stratégiques : climat, environnement et économie circulaire ; énergies renouvelables ; mobilité durable ; hydrocarbures responsables.

Dans le cadre de la mission d’intérêt général confiée par les pouvoirs publics, IFPEN concentre ses efforts sur l’apport de solutions aux défis sociétaux et industriels de l’énergie et du climat, au service de la transition écologique. Partie intégrante d’IFPEN, IFP School, son école d’ingénieurs, prépare les générations futures à relever ces défis.

Développement d’un outil pour le benchmark automatique des solveurs dans Alien

Le choix et la paramétrisation des couples solveurs/préconditionneurs dans les simulateurs numériques est un élément critique pour les performances. En effet, la résolution des systèmes linéaires peut prendre jusque 80% du temps de la simulation. Ce choix, qui nécessite des compétences métiers (connaissance de la physique du problème) et numériques (choix d’un solveur adapté au problème et paramétrisation de ce dernier), est souvent fait à la conception d’un nouveau cas puis figé.

En parallèle, les nombre de solveurs et préconditionneurs disponible augmente, proposant de nouveaux algorithmes et/ou de nouvelles implémentations, qui peuvent être plus efficaces ou plus adaptées. En effet, la bibliothèque Opensource Alien, co-développée par l’IFPEN et le CEA, intègre régulièrement de nouveaux solveurs, ainsi que leurs mises à jour. Il y a ici un gain potentiel de performances non réalisé.

Objectifs du stage :

L’objectif de ce stage est de développer un outil permettant de benchmarker automatiquement, pour l’ensemble des simulateurs de la plateforme Arcane, les couples solveurs/préconditionneurs disponibles dans Alien.

Pour ce faire, le stagiaire partira d’un prototype en Python réalisé pour une ancienne version d’Alien et le portera sur sa version Opensource. Il faudra ensuite apporter la possibilité de pouvoir configurer finement chaque type de solveurs/préconditionneurs par le biais d’une classification des différents algorithmes disponibles (solveurs directs/itératifs, factorisations LU incomplète, etc.).

Finalement, une solution de post-processing devra être proposée afin de pouvoir dépouiller facilement les résultats.

Cette dernière pourra s’appuyer sur celle existante dans le prototype. L’outil sera testé sur un ou plusieurs simulateurs d’IFPEN.