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"Sans le réseau SWITCHlan – pas de tels recherches."

Le réseau hautes performances de SWITCH apporte une contribution de premier plan à la recherche internationale en Suisse.

Texte: Anja Eigenmann, publié le 15.11.2016

Le nombre des équipes impliquées dans la recherche publique et privée qui utilisent le réseau SWITCHlan ne cesse de croître. Certaines l’emploient depuis des années : parmi elles, les équipes de recherche suisses qui fournissent les données au projet mondial couronné par le prix Nobel de physique en 2013. SWITCHlan, également utilisé chaque jour pour les prévisions météorologiques, contribue aussi à la sécurité des habitants du pays.

La physique des hautes énergies récompensée par le prix Nobel

4 juillet 2012: Le CERN identifie le boson de Higgs. Cette découverte représente un véritable jalon dans l’histoire de la physique des particules : postulée durant les années 1960 déjà, son existence n’a pu être confirmée de manière expérimentale que récemment. Un an plus tard, en 2013, les chercheurs François Englert et Peter Higgs sont récompensés par le prix Nobel pour leurs travaux théoriques sur cette particule à désintégration rapide.

En revanche, le grand public ignore que plusieurs équipes de chercheurs suisses ont apporté une contribution essentielle à la découverte expérimentale du boson de Higgs. Leur participation, qui consiste à évaluer les données reçues de l’accélérateur de particules LHC (Large Hadron Collider) du CERN, est entièrement tributaire du transfert de données sur le réseau SWITCHlan.

Entre-temps, le réseau est devenu un élément principal de nos expériences. Sans le réseau SWITCHlan, nous ne pourrions pas procéder aux recherches comme nous sommes en mesure de le faire.

Christoph Grab, physicien des particules

Christoph Grab est chargé de la coordination des ressources informatiques pour les équipes de recherche suisses qui collaborent aux expériences LHC, Compact Muon Solenoid (CMS), ATLAS et LHCb sur le plan international.

"Entre-temps, le réseau est devenu un élément principal de nos expériences. Sans le réseau SWITCHlan, nous ne pourrions pas procéder aux recherches comme nous sommes en mesure de le faire", nous explique Christophe Grab. En réalité, il faut savoir comment la recherche en physique des particules est organisée aujourd’hui pour en comprendre les raisons:

A partir des collisions de protons ou de noyaux atomiques, l’accélérateur de particules du CERN livre des quantités de données tellement considérables qu’elles ne peuvent être directement sauvegardées sur un disque. A titre d’exemple, le nombre de données livrées par l’expérience CMS s’élève à 4,5 péta-octets par seconde. En guise de comparaison, Google traite environ 20 péta-octets de données par jour, soit une quantité 19'440 fois inférieure. Des algorithmes spécifiques permettent de réduire les données de l’expérience CMS d’un facteur d’un million approximativement. Elles peuvent alors être traitées et enregistrées sur disque au CERN, avant d’être transmises sur un réseau dédié à une douzaine de centres de calculs de grande taille situés dans le monde entier, où d’autres algorithmes de reconstruction sont utilisés. Ces données sont en grande partie nouvellement transférées dans plus de 60 pays, où les chercheurs y accèdent pour effectuer leurs calculs et interpréter les résultats obtenus. Les calculs en question exigent toutefois des ressources considérables et tous les physiciens participants associent leurs capacités dans plus de 150 centres de calcul.

Dans le cadre des expériences menées, plus de 300 péta-octets ont été enregistrés sur disque et environ 50 giga-octets par seconde sont transférés dans le monde entier entre les réseaux concernés. A titre de comparaison, un film de cinéma comprend environ 10 Go. Il s'agit donc approximativement de 5 films par seconde, Les données liées à la participation suisse aux expériences du LHC se trouvent sur un serveur du Supercomputing Center CSCS (Centro Svizzero di Calcolo Scientifico) à Lugano, qui est en mesure de traiter une quantité moyenne de données égale à env. 60 téra-octets par jour.

"Travailler avec des ressources partagées fonctionne très bien, mais cela exige un réseau à haute performance rapide. Autrement, il ne serait pas possible d’analyser de telles quantités de données", explique Christoph Grab. C’est en cela que le SWITCHlan intervient, puisqu’il fait partie du réseau mondial de recherche et qu’il permet de transférer les données nécessaires entre le CERN, le CSCS et les autres pays impliqués dans les recherches en Suisse. Le rôle du centre de calcul national CSCS est essentiel. SWITCHlan le connecte avec une triple redondance: via Zurich, via le Valais et depuis 2013, via les Grisons.

Christophe Grab poursuit : "Nous sommes très satisfaits du réseau SWITCHlan. Personne d’autre ne peut nous fournir la stabilité et les largeurs de bande dont nous avons besoin. Grâce à la redondance, les problèmes ont été plutôt rares et en fait inexistants depuis que la troisième liaison a été mise en place. Tout au plus a-t-on pu constater de légers retards. Mais comme chez nous, il ne s’agit pas d’une question de vie ou de mort, attendre des résultats une demi-heure de plus n’est pas dramatique. Nous savons également que nous pouvons étendre notre capacité à 100 Goctets/s en cas de nécessité."

Des événements liés à la sécurité se sont produits. Christoph Grab se rappelle : "Ils ont toujours été traités de manière professionnelle et dans les meilleurs délais. SWITCH-CERT les notifie et les administrateurs se chargent immédiatement de les éliminer. Ils savent exactement ce qu'il faut faire. Il n'y a jamais eu de dégâts notables de ce fait."


 

Prévisions météorologiques pour la sécurité de la population

Au fil des ans, les prévisions météorologiques sont devenues plus détaillées. COSMO NExT, un nouveau modèle plus précis, est en cours d'installation à l'Office fédéral de météorologie et de climatologie (MétéoSuisse). Le 15 novembre, MétéoSuisse a remporté, avec le CSCS, le prix Swiss ICT Award pour son nouveau modèle de prévisions. Dans COSMO NExT, le maillage entre les points de données s'élève à un kilomètre seulement, au lieu de deux auparavant. Le degré de détail et la quantité de données sont donc accrus. Les processeurs graphiques utilisés pour le traitement sont 40 fois plus rapides que les processeurs CPU usuels, une innovation mondiale pour un service météorologique national. Les ordinateurs se trouvent au centre CSCS à Lugano. Ils sont connectés – comme le réseau Internet – via SWITCHlan.

"La disponibilité et les performances élevées du réseau SWITCHlan sont pour nous d'une importance centrale. Nous devons être en mesure de transférer de manière fiable des quantités de données considérables à notre superordinateur à Lugano", explique Martin Schäfer, responsable des technologies de l'information et de la communication auprès de MétéoSuisse. "La disponibilité est essentielle, notamment pour la météo aérienne à Kloten. Pour les prévisions, nous sommes, entre autres, tributaires de données transmises par Internet. En cas de modification rapide des conditions météorologiques: verglas, orages ou éclairs, nous devons réagir et pouvoir informer sans attendre. Pour cela, nous avons besoin d'informations fiables et rapides", continue M. Schäfer.

Globalement, nos expériences avec SWITCH sont très positives. Nous apprécions le contact personnel avec les spécialistes.

Martin Schäfer, chef Technologie de l'information et de la communication, MeteoSuisse

MétéoSuisse a pour mandat d'avertir la population des perturbations de la météorologie. En Suisse, chaque habitant bénéficie ainsi de prévisions météorologiques détaillées, qu'il peut également consulter à tout moment sur son smartphone, par exemple, lors de l'approche de tempêtes ou pour décider s'il est opportun d'organiser une randonnée en montagne. Mais une simulation fiable du temps est également nécessaire pour des d'événements dont la probabilité est plus faible, comme dans le cas d'un accident nucléaire.

La météo: chrono-cinématographie de vues prises par la caméra SWITCH au Jungfraujoch. (Traitement vidéo: Dominik Aebli)

Un autre mandat important a été confié à MétéoSuisse : la recherche en climatologie et météorologie. L'accès direct au réseau universitaire offert par le réseau SWITCHlan dans le cadre de sa collaboration avec les Hautes écoles représente donc un avantage additionnel. Le temps et le climat ont une portée internationale, ce qui explique que MétéoSuisse participe aussi à des coopérations transfrontalières et assure l'échange de données au niveau international.

"Globalement, nos expériences avec SWITCH sont très positives", souligne M. Schäfer. "Nous apprécions le contact personnel avec les spécialistes, qui nous apportent un soutien compétent pour des problématiques complexes. Lors d'un déménagement, par exemple, nous avons eu besoin d'une connexion en fibre optique depuis l'ancien emplacement jusqu'au nouveau site. Cela a fonctionné sans le moindre problème. SWITCH est pour nous un partenaire commercial flexible et fiable."

Schäfer est très satisfait de la disponibilité, de la stabilité et de la performance du réseau SWITCHlan: "La stabilité n'a jamais connu de perturbation. Au cours des quatre ans pendant lesquels j'ai collaboré avec MétéoSuisse, nous n'avons connu qu'une seule situation où une liaison n'a pas fonctionné pendant un bref instant. Et en matière de sécurité, je me rappelle un seul événement pour lequel SWITCH-CERT a notifié une anomalie dans le trafic des données. Grâce à des indications précises et très rapidement communiquées, le problème a pu être identifié et résolu sans le moindre dommage."

L'auteur
Anja   Eigenmann

Anja Eigenmann

Anja Eigenmann travaille chez SWITCH depuis 2012, actuellement en qualité de rédactrice pour médias imprimés et online. Elle a débuté par une formation de journaliste pour obtenir plus tard un Master of Advanced Studies in Business Communications. Elle a entre autres travaillé comme rédactrice en chef et comme conseillère et dirigé un cours de rédaction online.

E-mail

Christoph Grab

Depuis 2003, le Prof. Christoph Grab, physicien, est membre de la collaboration Compact Muon Solenoid au CERN à Genève. Il dirige depuis 2008 une équipe de recherche à l’institut de physique des particules de l’ETH à Zurich. Il coordonne, au niveau national, les ressources informatiques des activités suisses liées à l’évaluation physique des données du LHC.

Martin Schäfer

Martin Schäfer est physicien dipl. ETH. Depuis 2012, en tant que membre de la direction élargie, il dirige la technologie de la technologie et de la communication auprès de l’Office fédéral de météorologie et de climatologie (MétéoSuisse).

Le réseau SWITCHlan – de quoi s'agit-il?

SWITCHlan forme un réseau hautes performances constitué spécifiquement pour la recherche et la formation depuis 1989 et amélioré en permanence en fonction des besoins requis. Grâce à la redondance du réseau en fibre optique, il bénéficie d'une grande disponibilité et il supporte des largeurs de bande allant jusqu'à 100 Goctets par seconde, soit 100 fois plus que les réseaux habituels. Il est connecté au réseau de recherche européen GEANT, ce qui permet une liaison – via des largeurs de bande élevées – avec d'autres sites de recherche ou d'universités aussi bien en Europe qu'outre-mer.

La sécurité du réseau SWITCHlan est assurée par l'équipe SWITCH-CERT (Computer Emergency Response Team). Du fait de leur sensibilité, les données de recherche se trouvent toujours plus souvent dans le collimateur de la criminalité cybernétique.

Du fait de ces propriétés, le réseau SWITCHlan est également intéressant pour les équipes de recherche privées.

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