Calcul haute performance en espace-temps courbe : vers de nouvelles méthodes numériques pour la cosmologie (H/F)

Description du Poste

Sujet De Thèse

L’entrée de la cosmologie dans une ère de précision portée par une nouvelle génération de télescopes spatiaux et d’observatoires tels que LSST et Euclid fait émerger de nouveaux défis en astrophysique computationnelle. En effet, la prise en compte de phénomènes jusqu’alors considérés comme négligeables dans les modèles est en passe de devenir une problématique centrale pour la simulation et l’analyse des structures à grande échelle de l’Univers. C’est en particulier le cas des effets de relativité générale qui sont susceptibles de laisser leur empreinte aussi bien dans la dynamique de la matière que dans la propagation de la lumière. Or aujourd’hui, la plupart des simulations cosmologiques reposent encore sur un traitement newtonien de la gravitation dans un Univers en expansion. Dépasser ce cadre nécessite de repenser en profondeur les méthodes numériques et les architectures logicielles qui sous-tendent les codes de calcul. Cette thèse vise à lever certains des verrous numériques associés dans une démarche interdisciplinaire à la croisée de l’informatique, des mathématiques appliquées et de la physique computationnelle. Il s’agit en particulier de s’intéresser
conjointement aux schémas d’intégration, de différentiation, de discrétisation, et d’interpolation de façon à concevoir un ensemble cohérent adapté aux variétés différentiables sur lesquelles sont construits les espaces-temps cosmologiques. Le raytracing relativiste destiné à la simulation et à l’analyse fine du lentillage gravitationnel dans les relevés de dernière génération constituera un cadre d’application
privilégié pour développer, tester et valider les nouvelles méthodes et leur implémentation haute performance.
Sur le plan computationnel, cela implique de résoudre en parallèle des milliards de systèmes d’équations différentielles ordinaires sur des grilles à raffinement adaptatif, tout en effectuant à chaque pas d’intégration des opérations d’interpolation et de calcul tensoriel. À cela s’ajoute, si l’on souhaite reconstruire directement à partir des observations la courbure de l’espace-temps et la distribution de
masse associée, la résolution d’un problème inverse prenant la forme d’une optimisation non convexe dans l’espace des configurations possibles de lentillage. La concomitance de l’arrivée d’une nouvelle génération de télescopes et de machine exascale créent un contexte inédit pour s’attaquer à ce problème.
La thèse proposée vise ainsi à développer les méthodes numériques et les implémentations nécessaires pour relever ce défi, en s’appuyant sur les avancées les plus récentes en programmation et sur tout le potentiel des architectures modernes de calcul haute performance.

Compétences:
Titulaire d’un diplôme de MASTER 2 ou en voie de l’acquérir.

Savoir-faire:
Capacité de présenter ses travaux en anglais (niveau C2).

Savoir-être:
Passion pour la recherche et pour la physique expérimentale.
Savoir travailler en équipe.

Votre Environnement de Travail

La thèse sera menée au sein du groupe cosmologie/LSST du Laboratoire d’Annecy
de Physique des Particules (LAPP). Elle sera co-dirigée par Vincent Reverdy, chercheur CNRS interdisciplinaire en informatique et en cosmologie computationnelle au LAPP, et par Walter Boscheri (HDR) du Laboratoire de Mathématiques de l’Université Savoie Mont Blanc (LAMA) pour les aspects liés aux méthodes numériques. Des échanges quasi-quotidiens au LAPP permettront d’assurer le suivi scientifique de la thèse, de discuter des pistes de recherche et d’identifier les directions les plus pertinentes.
Des réunions régulières avec le LAMA viendront compléter cet accompagnement, notamment pour les questions mathématiques, l’analyse des méthodes numériques développées et l’étude de leurs propriétés.
Le doctorant ou la doctorante sera invitée à présenter régulièrement ses travaux de recherche lors des réunions de groupe bihebdomadaires, en réunion de laboratoire, ainsi que dans des ateliers et conférences couvrant les différents volets de la thèse : calcul haute performance, méthodes numériques et cosmologie computationnelle. Une réunion annuelle du comité de suivi de thèse permettra de dresser un bilan approfondi du déroulement du projet, d’évaluer sa progression et, si nécessaire, d’aborder les
éventuelles difficultés rencontrées. Enfin, le doctorant ou la doctorante suivra les formations recommandées par l’école doctorale.

Contraintes et risques

des déplacements de courtes durées sont à prévoir en France et à l’étranger.

Rémunération et avantages

Rémunération

La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

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