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 Eisfreie Gletscherbecken als Wasserspeicher
14.11.2019 | Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft WSL

nachricht Geheimnis des explosiven Vulkanismus entschlüsselt
14.11.2019 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Bauplan eines bakteriellen Kraftwerks entschlüsselt

Wissenschaftler der Universität Würzburg und der Universität Freiburg gelang es die komplexe molekulare Struktur des bakteriellen Enzyms Cytochrom-bd-Oxidase zu entschlüsseln. Da Menschen diesen Typ der Oxidase nicht besitzen, könnte dieses Enzym ein interessantes Ziel für neuartige Antibiotika sein.

Sowohl Menschen als auch viele andere Lebewesen brauchen Sauerstoff zum Überleben. Bei der Umsetzung von Nährstoffen in Energie wird der Sauerstoff zu Wasser...

Im Focus: Neue Möglichkeiten des Additive Manufacturing erschlossen

Fraunhofer IFAM Dresden demonstriert Fertigung von Kupferbau

Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden ist es gelungen, mittels Selektivem Elektronenstrahlschmelzen...

Im Focus: New opportunities in additive manufacturing presented

Fraunhofer IFAM Dresden demonstrates manufacturing of copper components

The Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM in Dresden has succeeded in using Selective Electron Beam Melting (SEBM) to...

Im Focus: New Pitt research finds carbon nanotubes show a love/hate relationship with water

Carbon nanotubes (CNTs) are valuable for a wide variety of applications. Made of graphene sheets rolled into tubes 10,000 times smaller than a human hair, CNTs have an exceptional strength-to-mass ratio and excellent thermal and electrical properties. These features make them ideal for a range of applications, including supercapacitors, interconnects, adhesives, particle trapping and structural color.

New research reveals even more potential for CNTs: as a coating, they can both repel and hold water in place, a useful property for applications like printing,...

Im Focus: Magnetisches Tuning auf der Nanoskala

Magnetische Nanostrukturen maßgeschneidert herzustellen und nanomagnetische Materialeigenschaften gezielt zu beeinflussen, daran arbeiten Physiker des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) gemeinsam mit Kollegen des Leibniz-Instituts für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) Dresden und der Universität Glasgow. Zum Einsatz kommt ein spezielles Mikroskop am Ionenstrahlzentrum des HZDR, dessen hauchdünner Strahl aus schnellen geladenen Atomen (Ionen) periodisch angeordnete und stabile Nanomagnete in einem Probenmaterial erzeugen kann. Es dient aber auch dazu, die magnetischen Eigenschaften von Kohlenstoff-Nanoröhrchen zu optimieren.

„Materialien im Nanometerbereich magnetisch zu tunen birgt ein großes Potenzial für die Herstellung modernster elektronischer Bauteile. Für unsere magnetischen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Hitzesommer, Überschwemmungen und Co. – Vor welchen Herausforderungen steht die Pflanzenzüchtung der Zukunft?

14.11.2019 | Veranstaltungen

Mediation – Konflikte konstruktiv lösen

12.11.2019 | Veranstaltungen

Hochleistungsmaterialien mit neuen Eigenschaften im Fokus von Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft

11.11.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Bauplan eines bakteriellen Kraftwerks entschlüsselt

14.11.2019 | Biowissenschaften Chemie

Eisfreie Gletscherbecken als Wasserspeicher

14.11.2019 | Geowissenschaften

Lichtimpulse mit wenigen optischen Zyklen durchbrechen die 300 W-Barriere

14.11.2019 | Physik Astronomie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics