FLYING WHALES exécute des tâches CFD sur AWS pour lancer rapidement des dirigeables cargo écoresponsables

FLYING WHALES est une startup française qui développe un dirigeable cargo de 60 tonnes de charge utile pour le marché des cargaisons lourdes et hors gabarit. Le projet est de né de la volonté de la France de proposer un transport efficace et écoresponsable pour aller chercher du bois dans les zones difficiles d’accès. « Nous disposons de l’un des plus grands domaines forestiers d’Europe, mais ces zones se trouvent dans des montagnes très difficiles d’accès, » explique Guillaume Martinat, ingénieur en chef en aérodynamique chez FLYING WHALES. « C’est pourquoi nous devons créer un dirigeable capable de charger et de décharger des cargaisons sans se poser, en vol stationnaire ».

Pour concevoir son dirigeable, FLYING WHALES utilise la mécanique des fluides numérique (Computational Fluid Dynamics (CFD)), un outil qui simule numériquement le flux des fluides et les simulations d’analyse structurelle nécessitant de grandes capacités de calcul. L’entreprise ne peut pas réaliser de tests physiques car le dirigeable est trop grand. De plus, ils s’avèreraient trop coûteux et prendraient trop de temps. À la place, les ingénieurs ont besoin de données pour mesurer le dirigeable et définir les charges de travail pour chaque phase de vol. La CFD fournit aux ingénieurs ces précieuses données et ce, sans qu’ils n’aient à fabriquer aucune pièce, ce qui permet de réduire considérablement les temps de conception. Cependant, chaque calcul requiert près de 600 cœurs et il faut environ 400 calculs pour générer un modèle, ce qui représente d’importantes ressources de calcul.

Au départ, l’entreprise comptait sur un cluster en interne HPC pour réaliser l’analyse de mécanique des fluides numérique (CFD). Cependant, le cluster ne disposait que de 200 cœurs et l’entreprise ne bénéficiait pas de l’évolutivité et de la flexibilité dont elle avait besoin pour prendre en charge les charges de travail. FLYING WHALES devait également veiller à ce que son environnement informatique soit rentable et prêt pour une livraison de modèle en 2021. « En tant que startup, nous manquions de ressources pour respecter ce délai, » commente M. Martinat.

FLYING WHALES a décidé de migrer son environnement HPC vers le cloud et d’exécuter ses charges de travail CFD sur Amazon Web Services (AWS). « Nous avions étudié les offres de plusieurs fournisseurs cloud et c’était AWS qui nous proposait les meilleures performances » indique M. Martinat. FLYING WHALES a plus précisément choisi d’exécuter des instances C5n.18xlarge Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2), qui prennent en charge Elastic Fabric Adapter (EFA) en tant qu’interface réseau d’instances Amazon EC2. Les instances C5n offrent la puissance et l’évolutivité dont FLYING WHALES a besoin pour ses charges de travail CFD. FLYING WHALES provisionne les instances C5n à l'aide d’instances Spot Amazon EC2. Les instances Spot Amazon EC2 permettent de profiter des capacités EC2 non utilisées avec une remise allant jusqu’à 90%. Avec les instances Spot, FLYING WHALES a pu réduire le coût de ses clusters HPC de 64%.

En outre, l’entreprise utilise AWS ParallelCluster pour simplifier le déploiement et la gestion d’un cluster HPC pour réaliser des simulations CFD sur AWS. Désormais, à l’aide de NICE DCV, FLYING WHALES peut diffuser en toute sécurité des applications tout en réduisant considérablement ses coûts de transferts de données. Ainsi, cela permet aux ingénieurs d’examiner les solutions sans avoir jamais à les télécharger localement.

FLYING WHALES a également profité de l’assistance financière et technique fournie via le programme AWS Activate. « Les crédits et le support technique d’AWS nous ont aidés à devenir plus rapidement opérationnels, » indique M. Martinat.

FLYING WHALES a aussi tiré parti de l’expertise d’AWS pour accélérer le temps d’adoption de la solution HPC. En exploitant son environnement HPC sur AWS, FLYING WHALES peut traiter ses flux de travail CFD plus vite qu’avant. « Avec AWS, nous pouvons exécuter les tâches de flux de travail CFD 15 fois plus vite grâce à la puissance de calcul et les performances du réseau internœuds offertes par les instances C5n.18xlarge Amazon EC2 et EFA. » explique M. Martinat. « Résultat, nous pouvons finaliser les tâches en quelques jours alors qu’auparavant, cela nous prenez des mois ».

En outre, la disponibilité à la demande des ressources aide les ingénieurs de FLYING WHALES à effectuer de nombreux calcul simultanément, au lieu de traiter chaque tâche de manière successive. Ainsi, ils peuvent consacrer plus de temps à analyser des données et créer des propriétés intellectuelles plutôt que de gérer l’infrastructure. Grâce à ces fonctionnalités, ainsi qu’à l’assistance d’AWS, FLYING WHALES sera en mesure de livrer comme prévu son premier dirigeable en 2024.

FLYING WHALES compte sur AWS pour mettre rapidement à l’échelle son environnement HPC pour prendre en charge les modèles de calcul 600 cœurs, d’une taille de 6 To chacun. « Avec AWS, nous disposons d’une capacité de calcul quasi illimitée, ce qui nous permet d’avoir un niveau de mise à l’échelle presque équivalent à la puissance d’un superordinateur national, » indique M. Martinat. « Si nous avons besoin de 6 000 cœurs, nous pouvons en disposer. Cela signifie que nous avons la possibilité d’effectuer tous nos calculs en même temps, à tout moment ». Par ailleurs, les ingénieurs de l’entreprise n’ont pas à patienter dans une file d’attente de tâches pour réaliser des simulations. Ainsi, nous gagnons des dizaines d’heures chaque semaine.

FLYING WHALES exploite sa capacité de mise à l’échelle rapide pour accomplir plus de travail qu’auparavant. Du fait de la grande variété de types d’instance AWS disponibles, l’entreprise peut réaliser des simulations complexes impossibles dans un environnement sur site. Par exemple, certains calculs d’effet de sol cruciaux pour mesurer le dirigeable auraient exigé de l’entreprise qu’elle utilise tout son cluster sur site durant des semaines. Désormais, ces calculs peuvent être effectués rapidement sans avoir à différer d’autres activités. « De par manque de ressources de calcul, certaines études s’avéraient impossibles, » indique M. Martinat. « Désormais, nous pouvons faire ce nous voulons. AWS ne nous permet pas juste d’aller plus vite. Ses services nous donnent aussi la possibilité de réaliser le travail. De plus, en choisissant du matériel à mémoire élevée parmi la large gamme de types d’instance disponibles, nous sommes désormais capables de générer à distance des maillages plus fins/épais que sur site, pour une plus grande précision CFD ».

Grâce à la flexibilité d’AWS ParallelCluster, les ingénieurs de l’entreprise peuvent rendre les tâches HPC opérationnelles en 15 minutes au lieu que cela prenne des mois pour acquérir, configurer et gérer les serveurs. « Avec AWS ParallelCluster, nous pouvons adapter nos instances à la tailles des tâches CFD, » explique M. Martinat. Par exemple, si l’entreprise n’a pas besoin d’une grande capacité de calcul, les ingénieurs peuvent choisir un type d’instance moins coûteux puis le changer si nécessaire. « Cette solution nous offre flexibilité et gains de coûts. En tant que startup avec des ressources limitées, cela a été décisif pour nous, » indique M. Martinat.

Grâce à l’évolutivité et la flexibilité d’AWS, FLYING WHALES peut désormais se concentrer sur son cœur de métier : concevoir des dirigeables cargo innovants. « Pour notre entreprise, la force d’AWS est que le service nous aide à mettre à l’échelle et personnaliser notre cluster HPC de sorte à disposer d’un environnement performant et adapté à nos charges de travail CFD, » explique M. Martinat. « Cela ne va pas seulement nous permettre de lancer notre produit dans les temps. Cela va également nous aider à développer notre entreprise ».