Le calcul informatique de pointe, un élément clé pour augmenter l’impact dans toutes les disciplines

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Selon une nouvelle étude, les citations reçues pour la recherche appuyée par Calcul Canada se classent au-dessus de la moyenne tant au Canada qu’ailleurs dans le monde, et ce, dans toutes les disciplines

George Wells, Ph. D. faisait partie d’un groupe de scientifiques ayant publié une étude en 2012 qui identifiait 15 variations génétiques récemment découvertes et qui feraient croître les risques de maladies coronariennes. Cette étude génétique, la plus grande analyse de ce genre n’ayant jamais été effectuée à ce moment-là, comparait près de 64 000 personnes souffrant de ces maladies, à environ 131 000 qui n’en souffraient pas.

Cette recherche était importante pour deux raisons : d’abord, du point de vue médical, parce qu’elle nous a fourni des renseignements qui pourraient éventuellement nous aider à mieux comprendre et traiter la cause de décès la plus commune; ensuite, sur le plan de la recherche, parce qu’elle a été effectuée à l’aide du calcul informatique de pointe (CIP). En fait, cette étude n’aurait pas été possible sans le CIP.

Monsieur Wells dirige le Centre de méthodes de recherche en cardiologie à l’Institut de cardiologie de l’Université d’Ottawa et qui enseigne à l’École d’épidémiologie, de santé publique et de médecine préventive, également à l’Université d’Ottawa. Il n’est que l’un des toujours plus nombreux chercheurs dont les réalisations et l’influence croissent grâce à certains des outils numériques les plus évolués au monde.

En juin 2016, Calcul Canada rendait publique la première étude canadienne visant à fournir une mesure quantitative des réalisations en recherche rendues possibles par le calcul informatique de pointe. En quelques mots, l’étude a permis de découvrir que le CIP est un élément clé pour augmenter l’impact, quel que soit la discipline ou l’établissement.

L’étude a répertorié sur plus de 70 000 articles scientifiques (de revues savantes et de publications à la suite de conférences, entre autres) publiés depuis 2010, mentionnés dans les CV de plus de 2300 chercheurs qui sont des utilisateurs actifs des ressources de Calcul Canada. Parmi les réalisations publiées, près de la moitié avaient été rendus possibles par Calcul Canada. Les disciplines où on a fait le plus appel aux outils numériques étaient la physique et les sciences de la Terre et de l’environnement, suivies par les mathématiques, les statistiques et le génie.

Les chercheurs en médecine personnalisée et en génétique y ont également eu recours. Tout comme George Wells, Mark Lathrop, Ph. D., et son équipe ont utilisé le CIP pour analyser un important volume de données génétiques liées à des maladies. Monsieur Lathrop est professeur au département de génétique humaine de l’Université McGill et directeur scientifique du Centre d’innovation Génome Québec et Université McGill. Dans son cas, la recherche visait à identifier environ 11 régions génomiques nouvellement associées à la maladie d’Alzheimer et qui pourraient éventuellement mener à de nouveaux traitements.

De même, le professeur Guy Rouleau a utilisé le CIP pour évaluer le degré de variation génétique partagée par cinq troubles psychiatriques. Monsieur Rouleau dirige l’Institut neurologique de Montréal, institut de recherche et d’enseignement de l’Université McGill. Avec son équipe, il a découvert que la corrélation génétique était élevée entre la schizophrénie et psychose bipolaire, mais modérée entre la schizophrénie et le trouble dépressif majeur, entre la psychose bipolaire et le trouble dépressif majeur et entre le trouble déficitaire de l’attention avec hyperactivité et le trouble dépressif majeur. La corrélation était basse entre la schizophrénie et le trouble du spectre de l’autisme.

Cette découverte est importante parce qu’elle montre que les grands troubles psychiatriques partagent des facteurs de risques génétiques, ce qui donne des pistes pour de futures recherches de traitement.

« La génétique et la génomique génèrent de grandes quantités de données, remarque le professeur Rouleau. Si l’on y ajoute d’immenses ensembles de données phénotypiques, le CIP devient la seule façon d’extraire les véritables liens et associations qui permettront à la médecine d’aller plus loin. »

Pour déterminer l’impact des ressources de calcul informatique de pointe soutenu par des spécialistes, on s’est servi, dans le rapport publié par Calcul Canada, d’un indicateur appelé Field-Weighted Citation Impact (FWCI) qui est le rapport du total des citations reçues divisé par la moyenne pour le champ de recherche. Ainsi, un pointage de 1,6 signifie que l’article a reçu 60 pour cent plus de citations que la moyenne mondiale pour cette discipline. Ainsi, l’article écrit par le groupe du professeur Wells sur les maladies coronariennes a obtenu un indice d’impact de 38,6;  ceux des professeurs Lathrop et Rouleau et de leurs équipes ont obtenu des indicateurs respectifs de 38,2 et de 40,6. Ces trois articles ont reçu près de 40 fois la moyenne de leurs disciplines respectives.

De façon plus générale, l’étude de Calcul Canada a trouvé que dans toutes les disciplines, l’indice FWCI moyen des publications de recherches ayant eu recours à sa puissance de calcul est considérablement au-dessus de la moyenne mondiale. Dans certains cas, il représente plus du double de celle-ci. Bien que l’indice FWCI moyen canadien tende à être plus élevé que la moyenne mondiale, les publications de travaux réalisés grâce au soutien de Calcul Canada excèdent aussi constamment cet indice national élevé.

« L’essentiel du message, ici, est que les publications réalisées grâce au soutien de Calcul Canada sont citées beaucoup plus souvent et ont plus d’impact dans les revues », avance O’Neil, directeur scientifique de Calcul Canada, qui a contribué à la compilation des données présentées dans le rapport.

Les plus grands établissements de recherche ont également constaté de gros gains du fait que l’indice des publications de travaux ayant eu recours aux ressources de Calcul Canada se situe considérablement au-dessus la moyenne de l’établissement, ajoute-t-il. Ainsi, à l’Université de Toronto, la moyenne générale de l’indice FWCI de ses publications est tout juste en dessous de deux alors que les publications de recherches ayant utilisé les ressources de Calcul Canada ont obtenu une moyenne de trois. Les indices de l’Université McGill et de l’Université de la Colombie-Britannique sont similaires, alors que l’impact des universités York, Carleton et Simon-Fraser a augmenté de façon tout à fait spectaculaire pour les publications ayant utilisé les ressources de Calcul Canada.

La réalité est que la recherche dans certains domaines comme la modélisation climatique, la physique subatomique ou l’astronomie ne peut tout simplement pas être effectuée sans le CIP et sa capacité de stockage et de traitement des mégadonnées, explique Dugan O’Neil. Cependant, d’autres disciplines commencent maintenant à en tirer profit. En fait, les écarts en impact les plus marqués se trouvent aujourd’hui dans des secteurs qui n’ont adopté le calcul informatique de pointe que tout récemment, soit les sciences humaines et sociales en particulier.

La hausse la plus spectaculaire de l’indice d’impact se situe dans les sciences humaines et sociales

Pour John Simpson, le spécialiste des sciences humaines numériques de Calcul Canada, les chercheurs qui travaillent avec des textes, y compris des documents historiques et ceux provenant des médias sociaux, constatent des gains de productivité et de portée particulièrement grands, puisque les outils numériques leur permettent de faire rapidement des liens efficaces entre des extraits de textes. « Nous avons besoin du calcul informatique de pointe pour analyser toutes les données et traiter des données à grande vitesse », conclut-il.

Dugan O’Neil ajoute : « Avec l’avancement de la technologie, la nécessité d’avoir cette infrastructure s’est étendue à d’autres disciplines. Ce n’est qu’une question de temps avant que toutes les recherches comportent une composante numérique ».

Les chercheurs n’ont pas manqué de s’apercevoir que leurs collègues qui font appel à ces technologies prennent de l’avance. O’Neil, quant à lui, se rend compte du potentiel inexploité et est impatient d’augmenter la taille des systèmes, du stockage et des solutions informatiques de CIP de Calcul Canada.

« Nous avons une plateforme nationale accessible selon le mérite, mais nous n’arrivons pas à répondre aux besoins de tous », nous confie-t-il.

Cependant, pour les chercheurs ont intégré le CIP à leurs travaux, c’est véritablement une formule leur permettant de réaliser de grandes promesses. Ian Milligan, historien en sciences numériques à l’Université de Waterloo, est l’un de ces chercheurs. Il a utilisé le CIP pour résoudre un problème particulier. Pour lui, la durée de vie plutôt limitée des sites Web, leur contenu étant effacé ou remplacé tous les 100 jours environ, représente un défi à relever.

« L’arrivée d’un nouveau chef politique fait tomber un site Web, explique-t-il. Ou alors, un mouvement social voit le jour, quelqu’un ne paie pas les frais du serveur et le site est retiré. »

Cela signifie que les chercheurs qui essaient de reconstruire, d’analyser et d’étudier le passé récent affrontent à la fois un défi et une occasion. L’exploitation de données de vieux sites Web peut rapporter un trésor d’information sur les tendances politiques, culturelles, sociales et économiques. Pour cela, cependant, il faut d’abord avoir accès à du stockage à grande échelle pour archiver les sites avant qu’ils ne disparaissent et, ensuite, disposer d’une forte puissance de calcul pour l’analyse de cette vaste quantité de données.

« Il est impossible de faire des recherches historiques sur les années 1990 et suivantes sans utiliser des sites Web, précise Milligan. Cela fait déjà une vingtaine d’années que nous vivons en ligne et nous ne pouvons ignorer ce que les gens ont dit sur le Web. »

, Avec l’aide de Calcul Canada, l’historien a tenté de contourner ce problème . Il a développé une base de données appelée webarchives.ca. IL s’agit d’un index consultable de pages Web remontant à 2005, répertoriant cinquante (50) partis politiques et groupes d’intérêts canadiens, dont les données sont organisées de manière à permettre aux chercheurs en sciences humaines et sociales d’aujourd’hui et de demain d’accéder à de vastes étendues de sources de renseignements numériques sur le passé récent, de les interpréter et de les agencer.

Webarchives.ca n’est que l’un des toujours plus nombreux projets en sciences humaines et sociales qui exploitent la puissance du CIP pour augmenter leur portée et leur impact. Selon Calcul Canada, l’indicateur FWCI des publications de recherches canadiennes réalisées grâce à ses ressources dans les domaines des sciences humaines et sociales représente presque le triple de la moyenne mondiale.

Les historiens du numérique demeurent à l’affut : dans les premiers jours de sa mise en ligne, webarchives.ca a été consulté par 4000 utilisateurs.

Par ailleurs, Susan Brown, historienne de littérature numérique de l’Université de Guelph, a récemment eu recours aux services de Calcul Canada pour lancer le collaboratoire scientifique des écrits du Canada, une plateforme en ligne conçue pour offrir aux spécialistes des avenues sans précédent pour l’étude du patrimoine littéraire et culturel du Canada.

Le Collaboratoire est un environnement de recherche virtuel permettant aux chercheurs d’effectuer, de stocker, de partager et de publier de la recherche sur notre histoire littéraire et culturelle.

Mais avant de se lancer dans de tels projets, elle croit que les chercheurs doivent d’abord comprendre le potentiel des outils numériques mis à leur disposition. Les chercheurs en sciences humaines et sociales n’ont pas toujours la formation nécessaire pour en profiter pleinement.

Elle conclut toutefois en ces mots : « Calcul Canada s’est vraiment amélioré en matière de formation. Les gens de Calcul Canada comprennent la sorte d’informatique dont les chercheurs des sciences humaines et sociales ont besoin. Ils savent que l’on est à la recherche de grandes découvertes et que l’on veut voir les choses différemment et poser de nouvelles questions ».

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