Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Simulations-Software made in Erlangen

04.11.2014

Ohne Computersimulationen geht in der Wissenschaft fast nichts mehr: Ob für die Meteorologie, in der Medizin, den Ingenieurwissenschaften oder zur Materialentwicklung – all diese Disziplinen nutzen die modellhaften Berechnungen für ihre Versuche. Je komplexer die Simulationen werden, desto größer wird jedoch die benötigte Rechenleistung. Ein einfacher PC reicht da nicht mehr aus. Informatiker der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) arbeiten seit Jahren an einer Simulations-Software, die rechenintensive Modellberechnungen effektiv und möglichst genau ermöglicht.

Nun haben sie eine neue Version veröffentlicht, die in den USA auch für ein neues Programm zur Orkan-Vorhersage genutzt werden soll. Dabei verbindet die Software zwei wichtige Komponenten miteinander: Sie ist schnell und zeitgleich portabel, kann also an jedem Computer verwendet werden, ohne vorher aufwändig angepasst werden zu müssen.

Für eine Vorhersage über den Verlauf eines Orkans haben Wetterdienste in den USA nur sechs Stunden Zeit – so lange beträgt die Zeit zwischen Aufnahme der Wetterbilder und der Herausgabe eventueller Warnmeldungen. In dieser Zeit müssen drei Szenarien berechnet werden: Der Orkan verläuft geradeaus, er biegt nach links ab, er biegt nach rechts ab. Für jede Berechnung benötigt ein Programm zweieinhalb Stunden, insgesamt würden also siebeneinhalb Stunden vergehen. Anderthalb Stunden länger als genehmigt.

Denn die Berechnungen gleichzeitig an verschiedenen Rechnern durchzuführen, würde Millionen in der Anschaffung kosten und mehrere hunderttausend Euro im jährlichen Unterhalt. Deswegen wird die Komplexität der Simulationen vereinfacht. „Zum Beispiel wird die Simulation der Wellen auf dem Ozean abgeschaltet“, erklärt Andreas Schäfer, Mitarbeiter am FAU-Lehrstuhl für Rechnerarchitektur. Das beschleunigt die Berechnungen, reduziert aber deren Genauigkeit.

Die an der FAU entwickelte Software „LibGeoDecomp“ (kurz für: Library für Geometric Decomposition codes) soll im neuen Forschungsprojekt „STORM“ nicht nur für schnellere, sondern auch für genauere Berechnungen des Hurrikan-Vorhersageprograms ADCIRC sorgen. Für „STORM“, dass von der amerikanischen National Science Foundation gefördert wird, arbeiten die Erlanger Wissenschaftler mit ihren amerikanischen Kollegen zusammen.

Es ist die bereits vierte Version von LibGeoDecomp, die die FAU-Wissenschaftler als Open-Source-Programm – also für jeden frei verfügbar – veröffentlicht haben. Und es ist die erste Simulations-Software, die die zwei wichtigsten Komponenten eines Programms in sich vereint. Zum einen ist LibGeoDecomp effizienter als ihre Vorgänger.

„Wir erzielen mit der Software mehrere PetaFLOPS an Leistung, es werden also Billiarden an verschiedenen Berechnungen in nur einer Sekunde durchgeführt“, erklärt Schäfer. Wie sich das auf die Orkan-Vorhersage auswirken wird, lässt sich jedoch noch nicht sagen. „Das Projekt STORM steht noch ganz am Anfang, die Verbindung von LibGeoDecomp und ADCIRC wird jetzt erst getestet“, sagt Schäfer.

Zwei in eins
Die Software ist jedoch nicht nur äußerst effizient, sie ist gleichzeitig auch portabel. Sie kann an jedem Computer verwendet werden, ohne dass sie installiert werden muss und ohne dass die Nutzer weitere Anpassungen vornehmen müssten. Für Wissenschaftler ist diese Eigenschaft besonders wertvoll: „Mit unser LibGeoDecomp können Wissenschaftler Simulationen bauen, ohne sich um die technischen Details kümmern zu müssen“, erklärt Schäfer. „Unsere Software trennt gewissermaßen die Informatik-Probleme von den Problemen der jeweiligen Fachrichtung.“

Das Besondere: Die Verbindung dieser beiden Eigenschaften – der Effizienz und der Portabilität – ist bisher ein Alleinstellungsmerkmal. „Bisher konnten Softwares immer nur das eine: Entweder sie waren schnell oder portabel. Aber nicht beides gleichzeitig. Durch die Kombination dieser beiden Eigenschaften zählt LibGeoDecomp zurzeit zu den leistungsfähigsten Softwares auf dem Markt. Sie wird die Simulationen in großen Maße vorantreiben.“ Denn die Berechnung vom Verlauf eines Orkans stellt nur eine der Verwendungsmöglichkeiten dar: „Bislang haben wir LibGeoDecomp unter anderem zur Simulation von Kristallwachstum in Metallschmelzen, Teilchenbewegung im Weltall oder zur Strömungssimulation eingesetzt“, fügt Schäfer hinzu.

Weitere Informationen:
Andreas Schäfer
Tel.: 09131/85-27910
andreas.schaefer@informatik.uni-erlangen.de
http://www.libgeodecomp.org

Blandina Mangelkramer | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.fau.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft
27.04.2017 | Kompetenzzentrum - Das virtuelle Fahrzeug Forschungsgesellschaft mbH

nachricht Ergonomie am Arbeitsplatz: Kamera erkennt ungesunde Bewegungen
24.04.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie