Comment le Canada est sur le point de devenir un leader mondial en supercalcul d'IA

« Grâce à un superordinateur classé parmi les dix meilleurs au monde, le Canada est prêt à se lancer dans la course mondiale à l'IA en s'appuyant sur les talents d'ici. » 
Dr Ryan Grant, professeur agrégé 
Université Queen’s 

Le Canada est un leader mondial en matière d'intelligence artificielle (IA). Pour conserver cet avantage, des infrastructures nationales de calibre mondial sont essentielles pour les chercheurs et les industries. Le gouvernement du Canada s'est engagé à mettre en place des superordinateurs de haute performance à la fine pointe de la technologie, détenus et exploités par des Canadiens. Cet investissement devrait considérablement améliorer les capacités de supercalcul du Canada, permettant aux universités et aux entreprises d'IA les moyens de réussir sur la scène internationale. En intégrant les priorités environnementales dès le départ, ces systèmes apporteront également des avantages considérables aux communautés locales. 

L’Université Queen’s et Bell ont proposé de construire un tel superordinateur dans le cadre du concours de financement du Programme d’infrastructures informatiques souveraines (PIIS). Le professeur Ryan Grant est professeur agrégé de génie électrique et informatique et directeur du laboratoire CAESAR (Computing at Extreme Scale Advanced Research) de l’Université Queen’s. Il croit que cela représente une occasion en or pour le Canada. 

« Les avantages pour la productivité et la compétitivité pourraient être énormes », déclare Grant. « Cela nous permettra de suivre et même de surpasser les leaders mondiaux actuels dans le domaine. » 

Pourquoi le supercalcul de calibre mondial et canadien est important

Ce projet vise à augmenter de façon exponentielle la puissance de calcul disponible au Canada. Le terme « calcul » fait référence aux ressources informatiques nécessaires pour que les systèmes d’IA puissent accomplir des tâches comme l’apprentissage, ce qui implique le traitement des données et même l’exécution de simulations pour produire des données pour les modèles. Une plus grande puissance de calcul signifie généralement un développement plus rapide et plus précis de l’IA. Grant affirme que c’est une grosse affaire pour plusieurs raisons.  

De nouvelles occasions de recherche 

Un superordinateur de classe mondiale permettra la recherche et le développement afin de faire progresser les innovations dans des domaines comme les sciences de la santé et les produits pharmaceutiques. Les chercheurs seront mieux en mesure de s’attaquer à des problèmes incroyablement complexes : de la conception de nouveaux traitements médicamenteux à l’exploration de nouvelles frontières en physique fondamentale. Les entreprises pourront également tirer parti de cette recherche pour intégrer de toutes nouvelles capacités dans leurs produits, ce qui stimulera l’économie et la création d’emplois. 

Un bassin de talents en IA plus solide 

Le nouveau superordinateur positionnera le Canada comme une destination attrayante pour l’élite mondiale de la recherche et de l’expertise en IA. Cela inclut les personnes qui n’ont peut-être pas envisagé de venir ici dans le passé, de garder les spécialistes de calibre mondial que nous avons déjà, et aussi d’aider à assurer que les nouveaux leaders que nous formons aient leurs meilleures opportunités ici même au Canada.   

« Les meilleurs talents ont tendance à migrer vers les meilleurs centres de supercalcul », explique Grant. « Ils sont toujours motivés à travailler avec les meilleurs outils et les meilleures équipes de supercalcul sur les projets les plus grands et les plus intéressants. »  

Une souveraineté des données renforcée 

Le supercalcul fabriqué au Canada contribue à garantir que les chercheurs et l’industrie n’auront pas à dépendre de modèles d’IA et d’infrastructures d’autres pays. Cela aidera à empêcher les données sensibles de quitter le pays.  

Cela signifie également que davantage de solutions propulsées par l’IA peuvent être développées au pays pour répondre aux besoins et aux priorités du Canada. C’est particulièrement important en temps de crise, comme une pandémie. Dans de telles situations, Grant affirme qu’il est essentiel que le Canada ne soit pas coincé « en file d’attente » pour obtenir l’accès à la puissance de calcul et à la capacité d’un autre pays afin de formuler des vaccins ou d’exécuter des scénarios de risque pour la santé publique. 

« Les meilleurs talents ont tendance à migrer vers les meilleurs centres de supercalcul. Ils sont toujours motivés à travailler avec les meilleurs outils et les meilleures équipes de supercalcul sur les projets les plus grands et les plus intéressants ». 

L'état actuel du supercalcul d'IA au Canada  

Ce nouveau superordinateur ne sera pas le premier au Canada. Notre pays en compte déjà plusieurs, comme les machines du Centre de Supercalcul Cedar de l’Université Simon Fraser. Il rend possible la recherche de calibre mondial en modélisation climatique, des soins de santé et bien plus encore. Mais nous avons l’occasion de nous améliorer : le meilleur superordinateur du Canada est le 78e plus puissant au monde. Bien qu’un superordinateur parmi le top 100 peut accomplir des choses extraordinaires, Grant affirme qu’il ne peut se comparer aux systèmes de « premier plan » du top 10.  

Le classement en tant que tel n’est pas ce qui est important – mais le nombre représente aussi un échelon de capacité, ce qui est une façon utile de comprendre la puissance comparative de ces systèmes. « Un système dans le top 30 est deux fois plus puissant qu’un dans le top 70. Celui qui est classé 15e est alors deux fois plus puissant que celui-là », dit Grant. « En bref, les 10 meilleurs superordinateurs sont, ensemble, plus puissants que les 490 suivants réunis. » 

À quoi cela ressemble-t-il en pratique? Un système du top 100 peut exécuter des simulations sur une ville comme Vancouver pour déterminer le degré de vulnérabilité de la ville à un tremblement de terre. Un système équivalent à ceux du top 10 peut aller beaucoup plus loin, en modélisant le sol et le substrat rocheux sous chaque bâtiment pour déterminer pourquoi ils sont vulnérables.  

Tirer le meilleur parti de l'expertise canadienne 

L’objectif du Canada est d’avoir un système qui appartienne à la classe du « top 10 ». Mais ce type de calcul est très coûteux à construire – et il exige également une grande expertise scientifique et technique pour l’exploiter et en assurer la maintenance.  

La bonne nouvelle, c’est que le Canada a déjà une grande partie de cette expertise. Elle se trouve dans les universités de partout au pays et dans des instituts comme Mila, Vector et l’AMII – nous avons même un lauréat du prix Nobel en physique de l’IA! Pour garder ces experts au Canada et pour en attirer davantage de l’étranger, il nous faut plus d’endroits où ils peuvent mettre leurs compétences à profit – plutôt que de les regarder partir pour les géants de l’IA aux États-Unis et ailleurs.  

« C’est comme avoir le talent de former la meilleure équipe de hockey au monde, mais de ne pas avoir d’aréna de classe mondiale. Construisons l’installation et ayons les bonnes personnes pour la gérer – afin qu’elle soit la meilleure possible pour nos joueurs et nos joueuses. » 

Construire un superordinateur d’IA, de manière écologique  

Bell et l’Université Queen’s prévoient de construire cette aréna. Si le projet PIIS est retenu, Bell dirigera les phases de conception et de construction du bâtiment qui abritera le superordinateur, tout en fournissant la connexion réseau haute vitesse. L’équipe de Grant à l’Université Queen’s développera et exploitera le superordinateur lui-même, menant la recherche, l’acquisition de puces, l’architecture du système et les programmes de technologies de pointe. Ils ont également conclu un protocole d’entente avec l’équipe de l’Université Simon Fraser pour partager leur expertise et fournir des services de calcul haute performance évolutifs au milieu universitaire, au gouvernement et à l’industrie d’un océan à l’autre. 

Mais Grant a pour objectif de faire plus que simplement construire un système de pointe. Il veut créer un centre d’excellence en supercalcul écologique qui sera à la fois respectueux de l’environnement et de la communauté. 

« Pour moi, le calcul écologique ne se limite pas à l’efficacité énergétique », déclare Grant. « Il s’agit de la manière dont un superordinateur s’intègre aux collectivités qui l’entourent et leur profite. » 

Aller au-delà de l'état de l'art 

L’eau est un mécanisme de refroidissement courant, mais qu’arriverait-il si l’eau chaude qui en résulte était acheminée pour chauffer les maisons avoisinantes dans le cadre d’un système de chauffage collectif en boucle fermée, ce qui permettrait également de réduire la consommation d’eau ? Ce n’est là qu’un début de ce qui est possible dans la vision de Grant d’un centre d’excellence en supercalcul écologique. 

« Nous allons appliquer les technologies actuelles pour rendre notre centre aussi écologique que possible. Ensuite, nous irons encore plus loin en utilisant les capacités du superordinateur pour concevoir un processus de récupération de la chaleur plus efficace », affirme-t-il. « Nous allons utiliser une technologie de pointe pour créer une technologie de pointe entièrement nouvelle. » 

De plus, Grant considère le supercalcul écologique comme un domaine où le Canada peut être un leader. Tous les superordinateurs ne sont pas construits de cette façon; le virage écologique exige beaucoup de planification préalable. Et même s'il est possible de récupérer une grande partie du coût, il n'y a pas le même rendement à court terme sur l'investissement par rapport à la construction d'installations moins efficaces aussi rapidement que possible.  

« Ça va changer le paysage. Mais le virage écologique s’impose, surtout lorsqu’il y a des investissements publics en jeu », affirme Grant. 

« Pour moi, le calcul écologique ne se limite pas à l’efficacité énergétique. Il s’agit de la manière dont un superordinateur s’intègre aux collectivités qui l’entourent et leur profite. » 

Garder une longueur d’avance sur la concurrence 

Le superordinateur de pointe du Canada offrira de nouvelles possibilités de recherche et d’affaires au niveau local comme au niveau national. Mais le Canada n’est pas le seul pays qui cherche à se classer parmi le top 10. De nombreux autres pays développent également leurs infrastructures de supercalcul. Ainsi, bien que les installations et l’équipement soient manifestement importants, ce sont les cerveaux et le talent derrière les infrastructures qui feront toute la différence. 

« Grâce à un superordinateur classé parmi les dix meilleurs au monde, je serais très heureux de rivaliser avec n’importe qui à l’échelle mondiale grâce aux talents en IA que nous avons ici au Canada », affirme Grant. « Notre personnel est extraordinaire. Nous devons simplement nous assurer qu’il dispose des bons outils pour tirer le meilleur parti de leur talent. »