Hochleistungsrechnen

Hochleistungsrechnen in Hessen

Der Lichtenberg-Hochleistungsrechner an der TU Darmstadt.
Der Lichtenberg-Hochleistungsrechner an der TU Darmstadt.
© Hochschulrechenzentrum der Technischen Universität Darmstadt

In den Natur- und Ingenieurwissenschaften ist die Modellierung und Simulation natürlicher Vorgänge mit Hilfe von leistungsstarken Computern eine gleichberechtigte tragende Säule neben der Theorie und dem Experiment. Daher ist die Verfügbarkeit von Hochleistungsrechnerkapazität eine notwendige Voraussetzung für wissenschaftliche und technische Innovation und damit auch im internationalen Wettbewerb sowohl ein bedeutender Standortfaktor, als auch ein wichtiges Merkmal für Innovationsfähigkeit.

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Hessen im nationalen und internationalen Kontext

Die USA, China und Japan stellen regelmäßig die leistungsstärksten Rechner und führen alle einschlägigen Rankings an. Auf europäischer Ebene hat das dazu geführt, die Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE) - Initiative zu gründen, an der Deutschland als einer von fünf Hauptpartnern unter derzeit insgesamt 17 Ländern beteiligt ist. Ziel dieser Initiative ist es, eine europaweite Infrastruktur für Hochleistungsrechnen zu erschaffen. Auf dieser Ebene sollen Hochleistungsrechner der höchsten Leistungsklasse angesiedelt sein.

Auf nationaler Ebene haben sich im Gauß-Centre for Supercomputing (GCS) die drei Bundesrechenzentren in Jülich, Garching und Stuttgart zusammengeschlossen. Das GCS tritt als Vertreter deutscher Interessen in der PRACE-Initiative auf.

Die Gauß-Allianz

Die Gauß-Allianz (GA) ist der Zusammenschluss aller Supercomputerzentren auf Landesebene. Ziele sind die Bündelung der Kompetenzen der wissenschaftlichen Gemeinschaft in Deutschland, die nachhaltige und effiziente Nutzung von Supercomputing-Ressourcen der obersten Leistungsklassen und eine verbesserte Wettbewerbsfähigkeit im internationalen Vergleich. Die hessischen Interessen in der Gauß-Allianz werden vertreten durch die TU Darmstadt als stimmberechtigtes Mitglied und die Goethe-Universität Frankfurt als assoziiertes Mitglied.

Der Hessische Hochleistungsrechner-Beirat

Die wissenschaftlichen hessischen Hochleistungsrechner-Standorte organisieren sich im Hessischen Hochleistungsrechner-Beirat (HHLR-Beirat). Das Gremium setzt sich aus je drei Vertretern der hessischen Universitäten sowie je einem Vertreter der hessischen Fachhochschulen, des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung und des Ministeriums für Wissenschaft und Kunst zusammen. Der Hochleistungsrechner-Beirat überwacht den Betrieb der Rechner, vergibt Rechenzeitkontingente und berät das Land bezüglich Ausbau und Erweiterung der Hochleistungsrechnerkapazitäten.

Die Hochleistungsrechner-Standorte

Das Hessische Kompetenzzentrum für Hochleistungsrechnen

Das Hochleistungsrechnen ist eine der wichtigsten wissenschaftlichen Metadisziplinen. Die hessische Landesregierung unterstützt die Steigerung der Rechenkapazitäten und die Erforschung neuer Rechnerarchitekturen. Ziel ist dabei, allen hessischen Hochschulen und Forschungseinrichtungen den Zugang zu den Hochleistungsrechnerkapazitäten im Sinne einer Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit des Forschungsstandorts Hessen sicherzustellen.

Neben der Beschaffung von Hardware wird die Notwendigkeit der Förderung von Methodenkompetenz für Hessen betont, die zum Aufbau einer zweijährigen Förderlinie mit anschließender Einrichtung des Hessischen Kompetenzzentrums für Hochleistungsrechnen (HKHLR) geführt hat. Das Kompetenzzentrum unterstützt die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei der Anpassung ihrer Programme für eine optimale Nutzung der Rechner. Denn je effizienter die Software auf der jeweiligen Hardware ist, desto mehr wissenschaftlicher Output kann mit dem gleichen Einsatz von Energie und Rechnerkosten erzielt werden. Beratungen und Kurse werden hessenweit für alle hessischen Hochschulmitglieder angeboten.

Das HKHLR ist eine Initiative der fünf hessischen Universitäten, gefördert vom Hessischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst. An jedem Standort ist ein Beratungsplatz eingerichtet, an dem neben Fragen zu den lokalen Rechnern auch allgemeine Fragen, z. B. zur parallelen Programmierung oder Performance-Analyse bearbeitet werden. Durch die enge Zusammenarbeit der Standorte ist ein breites Kompetenzspektrum zum Thema Hochleistungsrechnen vorhanden. Die Geschäftsstelle mit Sitz in Darmstadt koordiniert die Aktivitäten. Es bleibt eine andauernde Aufgabe, im Rahmen der Hochschulautonomie in Hessen die Finanzierung von Reinvestitionen, Personal und Betriebskosten sicherzustellen.