Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rechenrekord auf dem SuperMUC

15.04.2014

Erdbebensimulation erzielt mehr als eine Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde.

Ein Team aus Informatikern, Mathematikern und Geophysikern der Technischen Universität München (TUM) und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben – mit Unterstützung durch das Leibniz-Rechenzentrum der Bayerischen Akademie der Wissenschaften (LRZ) – die an der LMU entstandene Erdbebensimulationssoftware SeisSol auf dem Höchstleistungsrechner SuperMUC des LRZ so effizient optimiert, dass die „magische“ Marke von einem Petaflop pro Sekunde geknackt wurde – einer Rechenleistung von einer Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde.


Visualisierung von Schwingungen im Inneren des Vulkans Merapi auf der Insel Java, erstellt mit dem Programm SeisSol auf dem SuperMUC

Bild: Alex Breuer (TUM) / Christian Pelties (LMU)

Mithilfe der Erdbebensimulationssoftware SeisSol erforschen Geophysiker Bruchprozesse und seismische Wellen im Untergrund der Erde. Ihr Ziel ist es, Erdbeben möglichst realistisch zu simulieren, um auf zukünftige Ereignisse besser vorbereitet zu sein und um die zugrunde liegenden Mechanismen besser zu verstehen. Die Berechnung dieser Simulationen ist jedoch so komplex, dass selbst Supercomputer an ihre Grenzen stoßen.

Im Rahmen einer Kooperation passten nun die Arbeitsgruppen um Dr. Christian Pelties vom Department für Geo- und Umweltwissenschaften der LMU und Professor Michael Bader vom Institut für Informatik der TU München das Programm SeisSol so an die Parallelrechenstruktur des Garchinger Höchstleistungsrechners SuperMUC an, dass die Berechnungen um einen Faktor Fünf schneller wurden. Mit einem virtuellen Experiment erreichten sie auf dem SuperMUC einen neuen Rekord: Um Vibrationen innerhalb des geometrisch sehr komplizierten Vulkans Merapi auf der Insel Java zu simulieren, führte der Supercomputer 1,09 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde durch. SeisSol konnte diese ungewöhnlich hohe Rechenleistung über die gesamte Laufzeit von drei Stunden halten und nutzte dabei alle 147.456 Rechenkerne des SuperMUC.

Möglich wurde das durch eine umfassende Optimierung und die komplette Parallelisierung aller 70.000 Codezeilen von SeisSol, das nun Rechenleistungen von bis zu 1,42 Petaflop pro Sekunde erzielen kann. Dies entspricht 44,5 Prozent der theoretisch auf dem SuperMUC verfügbaren Leistung. Damit gehört SeisSol weltweit zu den effizientesten Simulationsprogrammen seiner Art. „Dank der nun möglichen hohen Rechenleistungen können wir fünf Mal so viele oder größere Modelle durchrechnen und erreichen deutlich präzisere Ergebnisse. Unsere Simulationen kommen so der Realität immer näher“, sagt der Geophysiker Dr. Christian Pelties vom Department für Geo- und Umweltwissenschaften der LMU. „Damit wird es möglich, viele grundlegende Mechanismen von Erdbeben besser zu verstehen, um hoffentlich besser auf zukünftige Ereignisse vorbereitet zu sein.“

Als nächste Schritte sind Simulationen von Erdbeben geplant, die sowohl den Bruchprozess auf der Meterskala als auch die dadurch erzeugten zerstörerischen seismischen Wellen simulieren, die sich über hunderte Kilometer ausbreiten. Die Ergebnisse sollen das Verständnis von Erdbeben verbessern und eine genauere Einschätzung möglicher zukünftiger Ereignisse ermöglichen. „Die Beschleunigung der Simulationssoftware um einen Faktor Fünf ist nicht nur für die geophysikalische Forschung ein wichtiger Fortschritt“, sagt Professor Michael Bader vom Institut für Informatik der TU München. „Zugleich bereiten wir die verwendeten Methoden und Softwarepakete schon für die nächste Generation von Supercomputern vor, auf denen entsprechende Simulationen routinemäßig für verschiedene Anwendungen in den Geowissenschaften eingesetzt werden sollen“.

Gefördert wurde das Projekt von der Volkswagen Stiftung (Projekt ASCETE), vom Kompetenznetzwerk für Wissenschaftliches Höchstleistungsrechnen in Bayern (KONWIHR), von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und durch das Leibniz Rechenzentrum der Bayerischen Akademie der Wissenschaften. Die Weiterentwicklung von SeisSol wird zudem unterstützt durch die Projekte „DEEP Extended Reach“, VERCE und QUEST der Europäischen Kommission.

Am Projekt arbeiteten neben Michael Bader und Christian Pelties außerdem Alexander Breuer, Dr. Alexander Heinecke und Sebastian Rettenberger (TUM) sowie Dr. Alice-Agnes Gabriel Stefan Wenk (LMU) mit. Die Ergebnisse werden im Juni auf der International Supercomputing Conference in Leipzig (ISC’14, Leipzig, 22.-26 Juni 2014) vorgestellt (Titel: Sustained Petascale Performance of Seismic Simulations with SeisSol on SuperMUC)

Links:
Programm SeisSol: http://seissol.geophysik.uni-muenchen.de/
ASCETE Sudelfeld Summit: http://www.ascete.de
Website des Höchstleistungsrechners SuperMUC: http://www.lrz.de/supermuc/
International Supercomputing Conference 2014: http://www.isc-events.com/isc14/home.html

Kontakt:
Prof. Dr. Michael Bader
Institut für Informatik, Technische Universität München, Boltzmannstr. 3, 85748 Garching, Germany, Tel.: +49 89 35831 7810, E-Mail: bader@in.tum.de, Internet: http://www5.in.tum.de/~bader/

Dr. Christian Pelties
Geophysik, Department für Geo- und Umweltwissenschaften, Ludwig-Maximilians Universität München, Theresienstraße 41, 80333 München, Germany, Tel.: +49 89 2180 4214,

E-Mail: pelties@geophysik.uni-muenchen.de,

Internet: http://www.geophysik.uni-muenchen.de/Members/pelties

Dr. Ellen Latzin | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege
23.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

nachricht Klimawandel schwächt tropische Windsysteme
20.10.2017 | MARUM - Zentrum für Marine Umweltwissenschaften an der Universität Bremen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Salmonellen als Medikament gegen Tumore

HZI-Forscher entwickeln Bakterienstamm, der in der Krebstherapie eingesetzt werden kann

Salmonellen sind gefährliche Krankheitserreger, die über verdorbene Lebensmittel in den Körper gelangen und schwere Infektionen verursachen können. Jedoch ist...

Im Focus: Salmonella as a tumour medication

HZI researchers developed a bacterial strain that can be used in cancer therapy

Salmonellae are dangerous pathogens that enter the body via contaminated food and can cause severe infections. But these bacteria are also known to target...

Im Focus: Hochfeldmagnet am BER II: Einblick in eine versteckte Ordnung

Seit dreißig Jahren gibt eine bestimmte Uranverbindung der Forschung Rätsel auf. Obwohl die Kristallstruktur einfach ist, versteht niemand, was beim Abkühlen unter eine bestimmte Temperatur genau passiert. Offenbar entsteht eine so genannte „versteckte Ordnung“, deren Natur völlig unklar ist. Nun haben Physiker erstmals diese versteckte Ordnung näher charakterisiert und auf mikroskopischer Skala untersucht. Dazu nutzten sie den Hochfeldmagneten am HZB, der Neutronenexperimente unter extrem hohen magnetischen Feldern ermöglicht.

Kristalle aus den Elementen Uran, Ruthenium, Rhodium und Silizium haben eine geometrisch einfache Struktur und sollten keine Geheimnisse mehr bergen. Doch das...

Im Focus: Schmetterlingsflügel inspiriert Photovoltaik: Absorption lässt sich um bis zu 200 Prozent steigern

Sonnenlicht, das von Solarzellen reflektiert wird, geht als ungenutzte Energie verloren. Die Flügel des Schmetterlings „Gewöhnliche Rose“ (Pachliopta aristolochiae) zeichnen sich durch Nanostrukturen aus, kleinste Löcher, die Licht über ein breites Spektrum deutlich besser absorbieren als glatte Oberflächen. Forschern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es nun gelungen, diese Nanostrukturen auf Solarzellen zu übertragen und deren Licht-Absorptionsrate so um bis zu 200 Prozent zu steigern. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler nun im Fachmagazin Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.1700232

„Der von uns untersuchte Schmetterling hat eine augenscheinliche Besonderheit: Er ist extrem dunkelschwarz. Das liegt daran, dass er für eine optimale...

Im Focus: Schnelle individualisierte Therapiewahl durch Sortierung von Biomolekülen und Zellen mit Licht

Im Blut zirkulierende Biomoleküle und Zellen sind Träger diagnostischer Information, deren Analyse hochwirksame, individuelle Therapien ermöglichen. Um diese Information zu erschließen, haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnik ILT ein Mikrochip-basiertes Diagnosegerät entwickelt: Der »AnaLighter« analysiert und sortiert klinisch relevante Biomoleküle und Zellen in einer Blutprobe mit Licht. Dadurch können Frühdiagnosen beispielsweise von Tumor- sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen gestellt und patientenindividuelle Therapien eingeleitet werden. Experten des Fraunhofer ILT stellen diese Technologie vom 13.–16. November auf der COMPAMED 2017 in Düsseldorf vor.

Der »AnaLighter« ist ein kompaktes Diagnosegerät zum Sortieren von Zellen und Biomolekülen. Sein technologischer Kern basiert auf einem optisch schaltbaren...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Konferenz IT-Security Community Xchange (IT-SECX) am 10. November 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Luftfracht

23.10.2017 | Veranstaltungen

Ehrung des Autors Herbert W. Franke mit dem Kurd-Laßwitz-Sonderpreis 2017

23.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Magma sucht sich nach Flankenkollaps neue Wege

23.10.2017 | Geowissenschaften

Neues Sensorsystem sorgt für sichere Ernte

23.10.2017 | Informationstechnologie

Salmonellen als Medikament gegen Tumore

23.10.2017 | Biowissenschaften Chemie