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Superhirn im Dienst der Spitzenforschung

KIT nimmt neuen Hochleistungsrechner ForHLR in Betrieb – Petaflop-System mit mehr als 24 000 Rechenkernen – Innovatives Visualisierungslabor
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Prof. Peter Gumbsch, KIT, Prof. Holger Hanselka, Präsident des KIT, Theresia Bauer, Ministerin für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg, Prof. Bernhard Neumair, KIT (v.l.n.r., Foto: Markus Breig, KIT)
Der neue Forschungshochleistungsrechner des KIT (Foto: Markus Breig, KIT)
Der neue Forschungshochleistungsrechner ermöglicht Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aller Fachrichtungen, komplexe Probleme in neuen Dimensionen zu lösen. (Foto: Markus Breig, KIT)
Der neue Forschungshochleistungsrechner des KIT (Foto: Markus Breig, KIT)
ForHLR: Superhirn im Dienst der Spitzenforschung (Foto: Markus Breig, KIT)

Der neue Forschungshochleistungsrechner ForHLR am KIT bietet hohe Rechenleistung und eine innovative Visualisierungstechnik für modernste Simulationsmethoden. Er ermöglicht Forscherinnen und Forschern aus ganz Deutschland, komplexe Probleme in neuen Dimensionen zu bearbeiten. Baden-Württembergs Wissenschaftsministerin Theresia Bauer und der Präsident des KIT, Professor Holger Hanselka, haben den ForHLR am 4. März feierlich in Betrieb genommen.

Komplexe Anwendungsprobleme können in neuen Größenordnungen bearbeitet werden

„Dieser neue Supercomputer wurde im Rahmen des Forschungsbautenprogramms mit einem Gesamtvolumen von rund 26 Millionen Euro bewilligt, die Hälfte davon aus zentralen Mitteln des Landes. Diese Anstrengung unternehmen wir, weil die Digitalisierung enorme Chancen bei der Bewältigung großer gesellschaftlicher Herausforderungen bietet“, so Theresia Bauer anlässlich der Vorstellung des ForHLR am Steinbuch Centre for Computing (SCC) des KIT.

Der ForHLR werde insbesondere Anwendern aus den Forschungsbereichen Umwelt, Energie, Nanowissenschaften und Materialwissenschaften ermöglichen, komplexe Anwendungsprobleme in neuen Größenordnungen zu bearbeiten, erklärt die baden-württembergische Wissenschaftsministerin weiter.

„Hochleistungsrechnen und ausgefeilte Simulationsmethoden spielen heute eine entscheidende Rolle in der Spitzenforschung“, erklärte der Präsident des KIT, Professor Holger Hanselka. „Wer international ganz vorne mit dabei sein will, braucht höchste Rechenleistung und Speicherkapazität. Mit ihrer Hilfe kommt die Wissenschaft in Fragen der Energie- und Mobilitäts- wie Umweltforschung schneller zu neuen Lösungen. Damit fügt sich der ForHLR perfekt in die Strategie des KIT ein.“

ForHLR II ersetzt seinen Vorgänger

Beim neuen ForHLR II handelt es sich um ein Petaflop-System mit mehr als 1.170 Knoten, über 24.000 Rechenkernen und 74 Terabyte Hauptspeicher. Ein Petaflop entspricht einer Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde. Damit ist der ForHLR II etwa zweieinhalb Mal leistungsstärker als der ForHLR I, der bereits seit September 2014 am KIT in Betrieb ist.

„Der Hochleistungsrechner passt hervorragend in die vorhandene Rechen-Infrastruktur des KIT und erleichtert den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern optimal den Wechsel zwischen den verschiedenen Systemen“, so Professor Bernhard Neumair, Geschäftsführender Direktor des Steinbuch Centre for Computing des KIT. „Große, vorhandene Datenbestände lassen sich nahtlos auf dem ForHLR und anderen High-Performance-Computing-Systemen oder auch im Smart Data Solution Center Baden-Württemberg analysieren - und schließlich am KIT visualisieren.“

Bessere Simulationen im Bereich Energie und Umwelt sowie Nano- und Materialwissenschaften

Der Hochleistungsrechner verteilt die Rechenarbeit auf viele Prozessorkerne (Parallelisierbarkeit). Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler können mit seiner Hilfe komplexe Forschungsfragen bearbeiten. Mit verbesserten Simulationsmethoden lassen sich Modelle verschiedener physikalischer Systeme und unterschiedlicher räumlicher und zeitlicher Skalen miteinander koppeln.

So können Forscher beispielsweise hochkomplexe Klimamodelle rechnen und somit unter anderem die globale Erwärmung, deren Rückkopplung auf regionale Klimaschwankungen, die vollständige Integration des lokalen Wasserkreislaufs von der Biosphäre bis in die Atmosphäre oder auch die Ausbreitung und detaillierte Auswirkung von Luftschadstoffen genau untersuchen.

Service für die Wissenschaft in Deutschland

Vor dem Hintergrund der Energiewende ist die Forschung zu umweltverträglicher Energieumwandlung, -speicherung und -verteilung von hoher gesellschaftlicher Bedeutung. Beispielsweise ist es für die Entwicklung schadstoff- und geräuscharmer Motoren und Turbinen wichtig, Strömungsphänomene zu simulieren. Untersucht werden auch chemische Verbrennungsprozesse und Materialschwingungen.

„Der Erfolg und die Effizienz neuer Technologien hängen ganz entscheidend von der Entwicklung und Herstellung neuer Materialien ab“, so Professor Peter Gumbsch, Leiter des Instituts für Angewandte Materialien am KIT und Mitglied des Wissenschaftsrates. „Mit dem neuen Hochleistungsrechner werden wir funktionale Werkstoffe und Nanostrukturen, Reibung, Verschleiß und Verformungsprozesse grundlegend erforschen und damit Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften entwickeln können.“

Energieeffizientes Rechnen  – Visualisierte Ergebnisse

Da auch die Anforderungen an die optische Darstellung der Mess- und Simulationsergebnisse steigen, sind in das Rechnersystem spezielle Visualisierungsrechner integriert. Angeschlossen an das neue Visualisierungslabor lassen sich die Simulationsergebnisse in 3D-Technologie begutachten. Die Auflösung beträgt mehr als 13 Megapixel und kann auf dem Screen im 2D- und 3D-Cinerama-Modus abgespielt werden.

Trotz seiner Leistung arbeitet der Hochleistungsrechner energieeffizient: Eine Warmwasserkühlung sorgt für ganzjährig freie Kühlung des zentralen Systems. Damit kommt das System praktisch ohne energieintensive zusätzliche Kältemaschinen aus. Die Abwärme des Systems wird beispielsweise in den kalten Monaten zur Heizung von Bürogebäuden genutzt, was die Heizkosten senkt und die Umwelt entlastet. Für diejenigen Komponenten des Systems, die noch eine klassische Kaltluftkühlung benötigen, wird das derzeit aufgebaute Fernkältenetz am Campus Nord des KIT über Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung eine wirtschaftliche und umweltfreundliche Kälteleistung bereitstellen.

Mehr: Presseinformation 033/2016


or, lg, 04.03.2016