Höchstleistungsrechnen für die Industrie

Deutschlands schnellster Supercomputer wurde in Stuttgart für die Nutzer freigegeben. Mit seiner Leistung von 1 Petaflop/s (1 Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde) wird „Hermit“ am Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) helfen, Lösungen für die großen Fragestellungen der heutigen Zeit – Gesundheit, Energie, Umwelt, Mobilität – zu erforschen. Aber auch zur Nutzung in industriellen Produktionsprozessen ist das System ausgelegt.

Mit einem feierlichen Festakt gaben Bundesforschungsministerin Annette Schavan und Ministerpräsident Winfried Kretschmann im Beisein des Rektors der Universität Stuttgart, Prof. Wolfram Ressel, den Startschuss für die Inbetriebnahme des Rechnersystems Hermit. Der schnellste Rechner Deutschlands, der auch der schnellste zivil genutzte Rechner Europas ist, nimmt in der renommierten Top-500-Liste der weltschnellsten Supercomputer Rang 12 ein. Im Ranking der industriell genutzten Supercomputer liegt Hermit laut Angaben weltweit sogar auf Platz eins.

„Höchstleistungsrechner wie Hermit leisten einen wichtigen Beitrag zur Stärkung des Forschungsstandortes Deutschland. Computersimulationen haben sich neben Theorie und Experiment zur ‚Dritten Säule der Wissenschaft’ entwickelt. Ohne sie geht in vielen Forschungsbereichen nichts mehr. Dazu gehören insbesondere Gesundheit, Energie, Klimaschutz und Mobilität; Themen, die die Bundesregierung im Rahmen der Hightech-Strategie fördert“, sagte Bundesforschungsministerin Annette Schavan. „Große Rechenressourcen sind auch für die Industrie zu wichtigen Hilfsmitteln geworden, um Entwicklungszeit zu sparen. Mit der Inbetriebnahme des Supercomputers Hermit am Standort Stuttgart setzen wir den Ausbau des nationalen Höchstleistungsrechenzentrums ‚Gauss Centre for Supercomputing’ fort, das bereits jetzt eine Erfolgsgeschichte ist. Deutschland wird damit auch in Zukunft eine führende Rolle bei Höchstleistungsrechnern einnehmen und weiter an Attraktivität für exzellente Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus aller Welt gewinnen.“

„Mit dem neuen Höchstleistungsrechner in Stuttgart haben wir einen weiteren Schritt vollzogen, um Spitzenforschung zu ermöglichen und im gleichen Zug auch den Anwendern in der Industrie erstklassige Ressourcen an die Hand zu geben, um sich im internationalen Wettbewerb positionieren zu können“ ergänzte Ministerpräsident Winfried Kretschmann. „Dabei haben wir nicht nur die Großindustrie im Auge, sondern gerade auch mittelständische Unternehmen, für die Rechenressourcen der höchsten Leistungskategorien zur effizienten Produktentwicklung zusehends unumgänglich werden.“ Der neue Höchstleistungsrechner eröffnete Wissenschaft wie Wirtschaft große Chancen, um der ökologischen Modernisierung von Wirtschaft und Gesellschaft entscheidende Impulse zu geben.

Die Möglichkeit, signifikant größere Probleme zu berechnen oder Lösungen deutlich schneller erreichen zu können, erlaubt zum Beispiel den beschleunigten Entwurf von leistungsfähigeren Turbinen für Wasserkraftwerke und neuen Technologien für Elektrofahrzeuge oder personalisierter medizinischer Behandlungsmethoden wie etwa bei künstlichen Hüftgelenken.

In der offiziellen Inbetriebnahme des Supercomputers am HLRS sieht Prof. Wolfram Ressel, Rektor der Universität Stuttgart, einen erneuten Beweis, die Universität Stuttgart als eine international führende Adresse in Wissenschaft und Forschung zu bestätigen: „Mit dem neuen Petafloprechner und den baulichen Erweiterungen am HLRS auf der einen Seite und den drei neuen Forschungsgebäuden für VISUS, SimTech und das HLRS auf der anderen Seite etabliert sich die Universität Stuttgart zu einem führenden Wissenschaftszentrum für Simulationstechnologien in Deutschland und nimmt auch in Europa eine Spitzenstellung ein“, freut sich Prof. Ressel. „Davon profitiert insbesondere auch der Exzellenzcluster Simulation Technology unserer Universität. Zudem bringen wir Simulation und Höchstleistungsrechnen in die Forschung der Industrie und sogar in die tägliche Produktion. Damit leisten wir einen wichtigen Beitrag zur Wettbewerbsfähigkeit unserer Industrie und tragen nachhaltig zur Stärkung des Wirtschaftsstandortes Deutschland bei.“

Nicht nur schnell, sondern auch ökologisch

Im ersten Installationsschritt basiert der Höchstleistungsrechner am HLRS auf der Cray XE6 Supercomputer-Technologie und auf dem Interlagos-Prozessor von AMD. Damit ist Hermit das erste und größte System mit dieser Technologie in Europa. In einem weiteren Ausbauschritt, der für das Jahr 2013 angedacht ist, soll die Leistung um weitere vier bis fünf Petaflop/s anwachsen. „Bei der Konfiguration von Hermit hatten wir stets im Fokus, dass die enorme Rechenleistung auch tatsächlich für die Wissenschaft und Wirtschaft nutzbar gemacht werden kann“, erklärt Prof. Dr.-Ing. Michael Resch, Direktor des HLRS. „Besonderer Wert wurde daher auf die real erzielbare Leistung für Anwendungen gelegt. Darüber hinaus war es uns sehr wichtig, dass durch einen niedrigen Energieverbrauch und ein effizientes Kühlkonzept der CO2-Ausstoß des Systems minimal gehalten werden kann. Wir freuen uns, dass wir in der Firma Cray einen Technologiepartner gefunden haben, der mit uns diese Konzepte weiterentwickeln wird.“

Die Kosten von 22,5 Mio. Euro für die Hardware des ersten Installationsschrittes und Betriebskosten von jährlich etwa 2 Mio. Euro werden durch umfangreiche Investitionen für eine energieeffiziente Infrastruktur ergänzt. Diese neue Infrastruktur bietet bis zu Außentemperaturen von 18 °C die Möglichkeit, die Wärme zumindest teilweise durch Abgabe an die Außenluft kostengünstig zu kühlen und setzt auf Wasserkühlung der Rechnerkomponenten.

Finanziert wird Hermit im Rahmen des Projekt „PetaGCS“ mit Unterstützung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung und des Ministeriums für Wissenschaft und Kunst Baden-Württemberg. Im Zuge des Projekts sollen die drei Standorte des Gauss Centre für Supercomputing (GCS) – das HLRS in Stuttgart, das Leibniz-Rechenzentrum der Bayerischen Akademie der Wissenschaften (LRZ) in Garching bei München und das Forschungszentrum Jülich (JSC) – in einem Zeitraum von sechs Jahren mit Petascale-Systemen ausgestattet werden.

Gemeinsam stellen diese Zentren die mit Abstand größte und leistungsfähigste Plattform für computergestützte Wissenschaften und Industrieforschung in Europa. Die Vergabe von Rechenzeit für europäische Projekte wird über die Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE) und für nationale Großprojekte in Abstimmung der Lenkungsgremien der drei nationalen Höchstleistungsrechenzentren HLRS, LRZ und JSC innerhalb des Gauss Centre für Supercomputing (GCS) organisiert. Das HLRS übernimmt dabei die Rolle einer Schnittstelle zu großen wie auch zu mittelständischen Unternehmen, die die verfügbaren Hochleistungsrechenressourcen nach dem Pay-per-use Modell nutzen können.