Über 24.000 Rechenkerne KIT nimmt neuen Hochleistungsrechner ForHLR II in Betrieb

Redakteur: Sebastian Gerstl

Mit einem Festakt hat am Freitag, dem 4. März, der Forschungshochleistungsrechner ForHLR II am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) seinen Dienst aufgenommen. Das Petaflop-System mit mehr als 1170 Knoten, über 24.000 Rechenkernen und 74 TByte Hauptspeicher soll Forschern und Forscherinnen aus ganz Deutschland als innovatives Visualisierungslabor dienen.

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Supercomputer ForHLR des KIT: Der neue Forschungshochleistungsrechner ermöglicht Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aller Fachrichtungen, komplexe Probleme in neuen Dimensionen zu lösen.
Supercomputer ForHLR des KIT: Der neue Forschungshochleistungsrechner ermöglicht Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aller Fachrichtungen, komplexe Probleme in neuen Dimensionen zu lösen.
(Bild: Markus Breig, KIT)

„Dieser neue Supercomputer wurde im Rahmen des Forschungsbautenprogramms mit einem Gesamtvolumen von rund 26 Mio. Euro bewilligt, die Hälfte davon aus zentralen Mitteln des Landes“, sagte die baden-württembergische Wissenschaftsministerin Theresia Bauer anlässlich der Vorstellung des ForHLR II am Steinbuch Centre for Computing (SCC) des KIT. Das Land Baden-Württemberg und der Bund finanzieren den Supercomputer.

„Diese Anstrengung unternehmen wir, weil die Digitalisierung enorme Chancen bei der Bewältigung großer gesellschaftlicher Herausforderungen bietet. Die Digitalisierung ist für die baden-württembergische Landesregierung ein zentraler politischer Schwerpunkt.“ ForHLR II wird insbesondere Anwendern aus den Forschungsbereichen Umwelt, Energie, Nanowissenschaften und Materialwissenschaften ermöglichen, komplexe Anwendungsprobleme in neuen Größenordnungen zu bearbeiten

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„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.“

Beim ForHLR II handelt es sich um ein Petaflop-System mit mehr als 1170 Knoten, über 24.000 Rechenkernen und 74 TByte 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 ForHLR II ist in einem ebenfalls von Bund und Land geförderten Rechnergebäude mit neuester Kühltechnologie für einen besonders energieeffizienten Betrieb untergebracht. So wird beispielsweise in der kalten Jahreszeit die Abwärme des Systems zur Heizung der Bürogebäude genutzt.

„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. Das Wissenschaftsnetz BelWü stellt zudem den schnellen Datentransfer von anderen Universitäten zum KIT und umgekehrt sicher.“

Simulationen in Energie-, Umwelt- sowie Nano- und Materialforschung

Einweihung des Hochleistungsrechners ForHLR. Von links nach rechts: Prof. Peter Gumbsch, KIT Präsident Prof. Holger Hanselka, Ministerin Theresia Bauer, Prof. Bernhard Neumair
Einweihung des Hochleistungsrechners ForHLR. Von links nach rechts: Prof. Peter Gumbsch, KIT Präsident Prof. Holger Hanselka, Ministerin Theresia Bauer, Prof. Bernhard Neumair
(Bild: Markus Breig, KIT)

Mit Hilfe der Parallelisierbarkeit des Hochleistungsrechners können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern komplexe Forschungsfragen bearbeiten, besonders in den Bereichen Energie, Umwelt sowie Nano- und Materialwissenschaften. 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.

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“, sagte Professor Peter Gumbsch, Leiter des Instituts für Angewandte Materialien am KIT und Mitglied des Wissenschaftsrates, in seinem Festvortrag. „Mit dem neuen Hochleistungsrechner werden wir funktionale Werkstoffe und Nanostrukturen, Reibung, Verschleiß und Verformungsprozesse grundlegend erforschen und damit Materialien mit maßgeschneiderten Eigenschaften entwickeln können.“

Wie das KIT verkündet, arbeitet der Hochleistungsrechner trotz der hohen Leistung 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.

Der neue Hochleistungsrechner soll Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aller Fachrichtungen aus ganz Deutschland zur Verfügung stehen.

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