Le challenge Visualise ça ! 2019 a été organisé par WestGrid, SciNet, SHARCNET et Calcul Québec — partenaires régionaux de Calcul Canada. 20 individus et groupes de recherche ont exprimé leur intérêt à participer au concours cette année et nous avons reçu des soumissions très intéressantes. Après mûre réflexion, le jury a sélectionné trois gagnants.

Première place

Thierry Villeneuve, thésard au Département de Génie Mécanique de l´Université Laval, a remporté la première place pour sa représentation 3D en fonction du temps de l’amplitude d´un tourbillon dans le sillage turbulent d’une turbine. Thierry a utilisé les données de son modèle CFD grâce à une technique de DDES (Delayed Detached-Eddy simulation) avec un domaine composé d´environ 108 cellules. La simulation a été réalisée sur 10 lames (400 coeurs) de la grappe Niagara de Calcul Canada et a pris à peu près deux mois. Les régions semi-opaques bleues / vertes représentent les zones de faible tourbillon et les régions en rouge montrent celles de haut tourbillon.

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Deuxième place

La deuxième place est revenue à Yohai Meiron, un chercheur postdoctoral au Département d´Astronomie et d´Astrophysiques de l´Université de Toronto, pour sa démonstration des filtres et du rendu de VTK-m appliqués à la base de données standard de la compétition. VTK-m est une bibliothèque d´outils scientifiques de visualisation pour les architectures multi-coeurs (CPU et GPU). Avec une interface en C++, VTK-m est une réécriture complète des fonctions et algorithmes de VTK. Certaines des fonctionnalités de VTK-m pouvent être utilisées via ParaView et VisIt.

VTK-m est compatible avec MPI grâce à la classe PartitionedDataSet. La plupart des algorithmes fournis par défaut par VTK-m ne sont cependant pas capables de lire cette classe. La solution a été d´utiliser la bibliothèque <a href=”https://github.com/Alpine-DAV/vtk-h” target=”_blank”>VTK-h</a> comme enveloppe autour de VTK-m, permettant un parallélisme hybride.

La vidéo ci-dessous utilise quatre techniques de rendu différentes. La plus intéressante, visuellement, est la dernière : elle montre le rendu volumétrique de la composante z du vecteur tourbillon avec des structures cohérentes au-dessus et au-dessous du profil et un espace entre la structure inférieure et le profil lui-même.

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Troisième place

Le troisième prix a été décerné à Joshua Ludwig, thésard au Département d´État Plasma de l´Université d´Alberta. Sa vidéo (ci-dessous) a été réalisée avec son propre code de tracé parallèle de rayons sur 5 lames (160 coeurs) sur la grappe Graham de Calcul Canada.

La vidéo montre la densité électronique du plasma (faible en bleu et élevée en rouge). La caméra se déplace à la vitesse de la lumière pour suivre une brève pulsation laser de haute intensité (qui n´apparaît pas sur la vidéo). Cette pulsation est si intense qu´elle expulse tous les électrons sur son passage et crée une structure en forme de bulle dans le plasma. Cette “bulle” contient encore des ions chargés positivement en raison de leur grande masse et a du coup de forts champs électriques qui attirent des électrons à l´intérieur et les fait accélérer lorsqu´ils se déplacent avec la pulsation laser. C´est le “Relativistic Laser Wakefield Acceleration”.

La simulation a été conduite sur 32 lames (1 280 coeurs) de la grappe Niagara de Calcul Canada à l’aide d’OSIRIS, un code de modélisation 3D de plasma utilisant une méthode de “particules en cellule” entièrement relativiste. Elle a résolu les équations de Maxwell pour les champs électriques et magnétiques sur une grille de 3600x1800x1800 couvrant le domaine 160x120x120µm avec ~23 milliards d´électrons. Le résultat utilisé pour produire cette vidéo faisait près de 20TB.

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Remerciements

Dell EMC a généreusement fait don du premier prix : un moniteur Dell UltraSharp 32” 4K USB-C. Un grand merci à Dell EMC pour le soutien qu´ils continuent d´apporter aux systèmes de calcul informatique de pointe au Canada !