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 Der steile Aufstieg der Berner Alpen
24.03.2017 | Universität Bern

nachricht Internationales Team um Oldenburger Meeresforscher untersucht Meeresoberfläche
21.03.2017 | Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise