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CALCUL NUMÉRIQUE : BIENTÔT L'INTEROPÉRABILITÉ !

Nadege Aumond

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- L'objectif du consortium NMC de définir une sémantique commune des fonctions mathématiques facilitera la vie à tous ceux qui modélisent, simulent ou produisent du logiciel.

Le logiciel scientifique bouge. L'Inria et National Instruments ont en effet donné, le 17 novembre, le coup d'envoi européen du consortium qu'ils ont initié cet été avec Mathsoft et Maplesoft. Objectif du Numerical Mathematics Consortium (NMC), fondé par les éditeurs respectifs de Scilab, LabView, Mathcad et Maple : standardiser ces logiciels. Plus précisément, il s'agit de déterminer une sémantique commune (et non une syntaxe identique) pour les fonctions mathématiques largement exploitées dans le calcul numérique. Le calcul concernant une multitude d'applications, depuis la simulation jusqu'aux logiciels embarqués, ce premier pas vers la standardisation est une bonne nouvelle pour toutes les disciplines de tous les secteurs industriels.

Quel est le problème ? Les scientifiques et ingénieurs utilisent les logiciels mathématiques standards pour développer leurs algorithmes. Chaque logiciel a sa propre syntaxe et sémantique. Les algorithmes sont difficilement portables d'un contexte à un autre. Des traducteurs ou "moulinettes" doivent donc être développés au cas par cas. On peut rêver mieux...

National Instruments France, par exemple, avait entamé en interne cette démarche de standardisation pour régler le problème au niveau de ses différentes offres et... sous la pression de ses utilisateurs. Ces derniers exploitent en effet ses logiciels dans des contextes complètement différents et travaillent souvent avec une multitude d'autres produits. Mais, explique Philippe Baucour, directeur marketing de l'éditeur de LabView : « Une véritable interopérabilité est devenue indispensable ; faire ce travail de standardisation uniquement en interne n'est plus suffisant. Nous savons bien que nos utilisateurs utiliseront de multiples logiciels. Et il est utopique de penser qu'un seul outil couvrira tous les besoins. Chacun a sa spécificité. »

Élaborer un ensemble de fonctions de base stable

Travaillant sur la sémantique, le consortium entend définir les entrées, les sorties, la nature des données et établir un mapping simple et efficace pour passer une fonction provenant d'un environnement à un autre. L'idée est de lever les ambiguïtés et de spécifier comment les fonctions sont appliquées afin que tous, industriels et éditeurs, travaillent à partir des mêmes bases. Il n'est donc pas question de décider d'utiliser un point ou une virgule plutôt qu'une étoile pour signifier la multiplication. « Les utilisateurs continueront donc à employer la syntaxe de leur choix et les éditeurs à proposer des produits différenciés », rassure Claude Gomez directeur technique du consortium Scilab à l'Inria.

Le problème est que parfois, pour une même syntaxe, il y a plusieurs sémantiques et donc des résultats différents. La FFT (transformée de Fourier rapide) illustre parfaitement le débat. Le consortium clarifiera, par exemple, pour cette fonction, les réponses aux questions suivantes : Combien d'éléments doit-elle retourner ? Comment traiter la FFT d'un scalaire, d'un vecteur, d'une matrice ? Dans le cas d'un complexe, doit-on appliquer la FFT à sa partie réelle seulement ou à ses deux parties, réelle et imaginaire ? La fonction doit-elle effectuer le "zero-padding" et comment ?...

Principaux bénéfices de ce dictionnaire commun, une pérennité accrue des développements puisqu'effectués à partir d'un ensemble de fonctions de base stable et largement accepté, l'assurance d'une interopérabilité simplifiée et efficace d'un logiciel à l'autre ainsi que la portabilité aisée des algorithmes d'une plate-forme technologique à une autre.

Au-delà, cette démarche a pour principal objectif la réduction des coûts globaux de développement et la réutilisation aisée des algorithmes numériques dans un grand nombre de disciplines. La suppression des multiples développements d'adaptation maison (les fameuses "moulinettes") devrait en effet diminuer très significativement les temps de développement et améliorer grandement la fiabilité des applications.

Instituer un label "compatible NMC"

Concrètement, d'ici à fin 2006, une première version de spécifications pour quelque 400 fonctions de base verra le jour. « Nous allons commencer par les fonctions les plus courantes en nous appuyant sur ce qui existe déjà et ce qui est le plus largement reconnu comme la norme Lapack/blas pour l'algèbre linéaire », indique Claude Gomez de l'Inria

Les entreprises et centres de recherche qui souhaitent prendre une part active dans la définition de ce standard sont vivement invités à rejoindre le consortium. « Nous avons décidé de commencer à quatre pour aller vite, et éviter les luttes de pouvoir qui pourraient paralyser la dynamique. Bien sûr nous espérons que nous serons vite rejoints par d'autres. Cela permettra de discuter sur du concret », explique Philippe Baucour. « L'important est de démarrer. Je pense que ce projet n'aura aucune difficulté à séduire de nombreux industriels et éditeurs de logiciels », complète Didier Halgand, responsable du marketing du consortium Scilab à l'Inria.

Quid de l'absence du leader mondial, Mathworks (MatLab) ? Il a en effet été approché mais n'a pas souhaité se joindre au consortium... « La porte lui est toujours ouverte », glisse Philippe Baucour.

Les membres déjà présents semblent avoir une véritable intention d'appuyer ce standard et de l'intégrer dans les versions futures de leurs logiciels même s'ils doivent pour cela changer quelque peu leurs habitudes. « Nous espérons bien mettre en place une sorte de label "compatible NMC" », concluent en coeur Philippe Baucour et Didier Halgand qui comptent bien sur la pression des utilisateurs pour faire avancer l'opération.

l'impact

La standardisation des fonctions : - Garantira l'interopérabilité entre logiciels de calcul numérique et plates-formes technologiques différentes ; - Réduira les temps et les coûts de développement globaux ; - Améliorera la fiabilité des applications qui intègrent des algorithmes mathématiques.

UN CONSORTIUM POUR LA STANDARDISATION

Le Numerical Mathematics Consortium a été créé dans le but d'établir un standard ouvert pour la sémantique des fonctions mathématiques.

Ses membres fondateurs - L'Inria (Scilab) ; - National Instruments (LabView) ; - Mathsoft (Mathcad) ; - Maplesoft (Maple). Ses objectifs, à court terme - Valider la liste des fonctions qui seront spécifiées (publication de la liste en janvier 2006) ; - Aboutir à un accord concernant la représentation sémantique des fonctions et publier la version 1.0 des spécifications de quelque 400 fonctions de base à l'automne 2006 ; - Rallier un grand nombre d'experts, d'entreprises consommatrices de calculs numériques, d'éditeurs de logiciels, d'organismes et de centres de recherche présents dans le domaine des mathématiques numériques.

Le point de vue de l'industrie

« Nous nous félicitons de cette initiative. La garantie de l'interopérabilité et la pérennité des développements réalisés sur un logiciel sont un atout pour nous. Cela nous laissera la liberté totale du choix de nos outils de base et nous permettra aussi d'envisager nos développements de façon plus portable, plus modulaire, donc d'accroître notre productivité. » Laure Reinhart Responsable des coopérations technologiques avec les organismes de recherche français pour Thales

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