Höchstleistungsrechner wird weiter ausgebaut

Über die Jahreswende 2001/2002 wird das in München angesiedelte Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften den von ihm betriebenen Höchstleistungsrechner weiter ausbauen. Der Superrechner im Wert von 60 Millionen Mark, die je zur Hälfte von Bayern und vom Bund aufgebracht worden sind, konnte im Juni 2000 als schnellster Rechner Europas mit einer Kapazität von 1,3 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde ans Netz gehen. Er wird seitdem von Wissenschaftlern aus ganz Deutschland zur Bearbeitung von besonders komplexen Forschungsaufgaben genutzt und war von Anfang an voll ausgelastet. Da die Nachfrage nach Höchstleistungsrechenkapazität jedoch ständig ansteigt, wird der Superrechner des Leibniz-Rechenzentrums der Bayerischen Akademie der Wissenschaften jetzt nochmals erweitert, und zwar um 50 % auf dann 2 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde.

Diese theoretische Spitzenleistung wird von 1344 Prozessoren erbracht werden. Der Hauptspeicher, der bislang rund 900 GigaByte umfasste, soll auf 1300 GigaByte ausgebaut werden. Damit wird der LRZ-Rechner wahrscheinlich wieder unter den zehn schnellsten Rechnern der Welt rangieren. Wie weit Europa jedoch insgesamt im Bereich des Höchstleistungsrechnens hinter den USA und Japan herhinkt, zeigt sich u.a. daran, dass derzeit in Europa außer der Maschine am LRZ nur noch der neue Rechner des Deutschen Wetterdienstes unter den weltweit 20 schnellsten Rechnern vertreten ist. Auch Deutschland hat in diesem Bereich folglich dringend Nachholbedarf: So konnten bis zur Inbetriebnahme des Höchstleistungsrechners am LRZ komplexe technische Probleme in den Natur- und Ingenieurwissenschaften zum Teil deswegen nicht gelöst werden, weil es in Deutschland keine Rechner mit der erforderlichen Kapazität gab.

Computersimulationen sind Experimenten überlegen

Die rapide Entwicklung der Leistungsfähigkeit von Computern – die Leistung verzehnfacht sich alle fünf Jahre – ermöglicht heute Computersimulationen mit herausragender technischer und wissenschaftlicher Bedeutung. Zugleich wurden aber auch kontinuierlich die Algorithmen der numerischen Mathematik und die verwendeten Methoden verbessert. Ihre Effizienz stieg manchmal genauso schnell oder sogar noch schneller als die Leistungsfähigkeit der Computer. In der Kombination von schnellen Rechnern, schnellen Algorithmen, schnellen Datennetzen und geeigneten Visualisierungsmöglichkeiten lassen sich heute Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in der Wissenschaft und Industrie maßgeblich unterstützen und vorantreiben. An die Stelle der Überprüfung auf experimentellem Wege kann in vielen Fällen ein besseres, detailliertes Verständnis des exakten Ablaufs von Prozessen treten.
Zur Zeit werden auf dem Höchstleistungsrechner am Leibniz-Rechenzentrum über 60 Projekte aus den Bereichen Angewandte Mathematik, Astrophysik, Biowissenschaften, Fluiddynamik, Chemie, Geowissenschaften, Informatik und Physik bearbeitet. Als Themen der Forschungen seien hier nur beispielhaft Untersuchungen der Dynamik von Proteinen, der Interaktion von Strömungen und Bauwerken, die Simulation von Turbulenz, die Modellierung von Ozeanen und ihre Fähigkeit zur Aufnahme von Kohlendioxid, die Ausbreitung von Erdbebenwellen oder die Modellierung des Wachstums von Halbleitermaterialien genannt. Die den LRZ-Rechner nutzenden Forschergruppen kommen aus allen Teilen Deutschlands und haben von ihren Workstations am Arbeitsplatz aus über das Wissenschaftsnetz direkten Zugang zu dem Höchstleistungsrechner.
Durch ein Begutachtungsverfahren wird sichergestellt, dass auf dem Rechner nur solche Aufgaben durchgeführt werden, die wissenschaftlich anspruchsvoll und deren Bearbeitung auf kleineren Rechnern nicht durchführbar ist. Ein Lenkungsausschuss legt Ziele und Schwerpunkte für die Nutzung des Rechners fest und kontrolliert deren Einhaltung.

KONWIHR treibt notwendige Softwareentwicklung voran

Allerdings ist immer schnellere Hardware nicht alles, da diese Superrechner mit recht komplexen Programmen betrieben werden müssen. Die Vergabe des Standortes für den neuen Höchstleistungsrechner am Leibniz-Rechenzentrum der Bayerischen Akademie der Wissenschaften war deshalb vom Wissenschaftsrat mit der Auflage verbunden, Strukturen zu schaffen, die eine nachhaltige Nutzung gewährleisten. Dazu wurde das Kompetenznetzwerk für technisch-wissenschaftliches Hoch- und Höchstleistungsrechnen in Bayern (KONWIHR) geschaffen, das mit neun Millionen Mark Fördergeld aus der High-Tech-Offensive des Freistaates Bayern gefördert wird. Das Netzwerk richtet seine Aktivitäten auf strategische Ziele und treibt notwendige Softwareentwicklungen voran. Diese Softwareprogramme und das Wissen über deren effizienten Einsatz auf Superrechnern sollen in Bayern, Deutschland und langfristig auch in Europa bereitstehen. Geschäftsstellen an der TU München und an der Friedrich Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg koordinieren die regionalen Projektbereiche im Norden und Süden Bayerns.

Weitere Informationen erteilt Ihnen gerne Dr. Matthias Brehm vom Leibniz-Rechenzentrum der Bayerischen Akademie der Wissenschaften unter der Telefonnummer 089/289-28773 oder per E-Mail unter Matthias.Brehm@lrz-muenchen.de