Wie entstehen Erdbeben, wann entwickelt sich Hautkrebs, wie muss ein Material aussehen, das ebenso dehnbar und gleichzeitig reißfest ist wie Spinnenseide?
Der Höchstleistungsrechner SGI Altix 4700 (Foto) wurde 2006 in Garching in Betrieb genommen - 2012 soll der SuperMUC ans Netz gehen.
(Foto: Bay. Akademie der Wissenschaften)Diese so verschiedenen Fragen haben eines gemein: Forscher versuchen sie mit Hilfe des Supercomputers am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften in Garching zu beantworten.
Um dem wachsenden Bedarf der Forschung nach Rechenleistung auch in Zukunft genügen zu können, wird das LRZ im Jahr 2012 einen neuen Höchstleistungsrechner, genannt SuperMUC, in Betrieb nehmen. Am Montag unterzeichneten Bayerns Wissenschaftsminister Wolfgang Heubisch sowie Vertreter der Herstellerfirma IBM und der Bayerischen Akademie der Wissenschaften den Vertrag.
Kauf und Betrieb von SuperMUC werden für die erwartete Lebensdauer von fünf bis sechs Jahren 83 Millionen Euro kosten, die sich das Land Bayern und der Bund teilen. Weitere rund 50 Millionen Euro verschlingt der Bau des neuen Rechner-Gebäudes, auch diese Summe teilen sich Bayern und der Bund.
"Ohne Spitzenforschung gibt es auch keine Spitzenwirtschaft", begründete Minister Heubisch sein Bekenntnis dazu, die Staatsregierung werde das LRZ auch künftig "nachhaltig unterstützen". Das LRZ gehöre schon seit Jahrzehnten zu den ersten Adressen für wissenschaftliches Rechnen, der neue leistungsfähige Supercomputer solle dazu beitragen, Forschern in Deutschland und Europa die benötigte Rechenleistung zu liefern.
324 Terabyte Hauptspeicher
Wenn SuperMUC Mitte 2012 in Betrieb geht, wird er zu den schnellsten Universalrechnern der Welt gehören. In Zahlen drückt sich das so aus: 14.000 Prozessoren, die jeweils mehrere Rechenkerne haben, greifen auf einen Hauptspeicher zu, der 324 Terabyte groß ist.
Damit kann das System bis zu drei Billiarden Rechenvorgänge pro Sekunde ausführen - das entspricht der Leistungsfähigkeit von etwa 150.000 aktuellen Bürocomputern, oder wie es der Vorsitzende des LRZ-Direktoriums, Arndt Bode, veranschaulichte: "Stellen Sie sich vor, Sie würden rund um den Äquator Nägel in einem Abstand von einem Millimeter einschlagen, dann könnte SuperMUC in einer Sekunde 75-mal die Welt umrunden."
Eine derart gigantische Rechenleistung produziert auch viel Abwärme. Im Fall von SuperMUC wird diese aber nicht ungenutzt verpuffen, sondern zur Klimatisierung des LRZ-Gebäudes genutzt werden. Auf jeder der Tausenden Rechner-Platinen verlaufen dazu Kupferleitungen, durch die Wasser fließt.
Es kommt bereits 45 Grad warm an und erhitzt sich auf etwa 60 Grad. Im Winter kann damit das LRZ beheizt werden, im Sommer lässt sich mit dieser Energie Kälte erzeugen. Zwar frisst SuperMUC mit einem geschätzten Verbrauch von 3,5 Megawatt viel Strom. Wegen des neuen Kühlkonzepts, das an der ETH Zürich schon im Einsatz ist, und stromsparender Bauteile wird der Supercomputer gemessen an seiner Leistungsfähigkeit Energie aber sehr effizient einsetzen. Für jedes Watt an Rechenleistung braucht er 1,1 Watt an Strom, üblich sind Werte von 1,4 bis 1,5.
Nicht nur Physiker sind interessiert
Supercomputer sind von wachsender Bedeutung für die Forschung. Während man früher mit Computersimulationen Vorgänge nachgestellt habe, um sie besser zu verstehen, würden sie in Zukunft eher dazu dienen, die richtigen Fragen zu stellen, erläutert Hans-Joachim Bungartz, Mitglied im LRZ-Direktorium. Zu den Nutzern von Supercomputern gehören neben Physikern auch in zunehmendem Maß Lebenswissenschaften.
SuperMUC wird sich einreihen in das nationale Gauß Centre for Supercomputing und den europäischen Rechenverbund Prace. Um Rechenzeit auf einer Anlage zu bekommen, müssen die Forscher einen Antrag stellen, der von Lenkungsausschüssen bewilligt werden muss.