Mit den beiden neu installierten Hochleistungs-Großrechnern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Universität Kaiserslautern erhält das Land Rheinland-Pfalz ein neues nationales Profil im Hochleistungsrechnen. Insgesamt haben die Landesregierung, die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) und beide Hochschulen knapp 5, 5 Millionen Euro in die neuen Hochleistungsrechner investiert und damit das Land Rheinland-Pfalz an die Spitze der Forschung in diesem Bereich gebracht. Darüber hinaus wird die jetzt verfügbare superschnelle Rechenkapazität die Spitzenforschung in Mainz und Kaiserslautern unterstützen und stärken, egal ob in der Meteorologie, Genomforschung, Chemie, Physik, Maschinenbau oder in der Erforschung neuer Materialien.

"Die Integration beider Großrechner in die Allianz für Hochleistungsrechnen Rheinland-Pfalz setzt neue Maßstäbe im Bereich des Hochleistungsrechnens für das Bundesland Rheinland-Pfalz als Standort für exzellente Hochschulen und Forschung. Was ist Besonders positiv ist, dass Wissenschaftler im ganzen Land davon profitieren werden ", sagt Wissenschaftsministerin Doris Ahnen. "Die computergestützte Forschung hat ein enormes Potenzial, und jeder, der dies erkennt und davon profitieren möchte, kann jetzt optimale Bedingungen finden, um mit den neuesten Entwicklungen auf diesem Gebiet Schritt zu halten. Die technischen Voraussetzungen für eine qualitativ hochwertige internationale Forschung sind jetzt in allen Bereichen gegeben wissenschaftliche Disziplinen. " Wie Ministerin Doris Ahnen hinzufügte, finanzierte der Staat nicht nur den Bau beider Supercomputer, sondern konzentrierte sich auch darauf, eine gute technische Basis und Serverstruktur zu schaffen. So wurde ein großer Teil der Mittel aus dem Konjunkturprogramm II in die Informationstechnologie investiert. Von den insgesamt 86 Millionen Euro entfielen allein rund 10, 6 Millionen Euro auf IT-Geräte.

Beide Systeme stehen nicht nur Forschern der Universitäten Mainz und Kaiserslautern zur Verfügung, sondern sind auch in die Allianz für Hochleistungsrechnen Rheinland-Pfalz (AHRP) eingebunden. Das AHRP bündelt die Rechenkapazität des Landes, um sie allen rheinland-pfälzischen Universitäten und Forschungseinrichtungen zur Verfügung zu stellen. Es bietet auch Kurse (Vorlesungen, Seminare, Praktika) und Beratung für Benutzer des Hochleistungscomputers an. Die Inbetriebnahme der beiden neuen Hochleistungsrechner und die Aktivitäten des AHRP tragen damit wesentlich dazu bei, alle rheinland-pfälzischen Hochschulen zu fördern und ihre internationale Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern.

Das neue Cluster bietet Wissenschaftlern der Johannes Gutenberg-Universität Mainz die Möglichkeit, Hochleistungsrechner auf dem neuesten Stand der Technik einzusetzen. "Viele wissenschaftliche Disziplinen verwenden heute Hochleistungsrechner, um Modelle für komplexe Systeme zu bilden. Numerische Simulationen entwickeln sich so neben den klassischen Säulen Theorie und Experiment zu einer dritten Säule der wissenschaftlichen Forschung", erklärt der Präsident der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Professor Dr. Georg Krausch. "Da sich die Komplexität von Zusammenhängen in Bereichen wie der Meteorologie, der Genomforschung oder dem Zusammenspiel einzelner Moleküle bei der Versuchsplanung nicht immer abbilden lässt, werden in der modernen wissenschaftlichen Forschung zunehmend Simulationen eingesetzt. Und das ist an unserer Universität auch nicht anders. Je weiter." Die Weiterentwicklung dieses Bereichs ist eines der Kernziele unserer JGU-Forschergruppe Computational Sciences in Mainz, daher freuen wir uns, dass das Hochleistungscluster einerseits als Unterstützung für unsere Forschergruppe dient und andererseits Der Hochleistungsrechner wird auch dazu beitragen, die herausragenden Positionen unserer Arbeitsgruppen in den Naturwissenschaften an der Spitze ihrer Forschung zu halten und diese Positionen weiter auszubauen. "

"Hochleistungsrechnen ist seit langem ein wichtiger Baustein für die Forschung in Physik, Chemie, Biologie und Maschinenbau an der Universität Kaiserslautern", sagt deren Präsident Professor Dr. Helmut J. Schmidt. "Auch Disziplinen wie die Sozial-, Wirtschafts- und Informatikwissenschaften setzen immer mehr Hochleistungsrechnen ein, um komplexe und hochparallele Systeme zu simulieren und deren Grundkorrelationen besser zu verstehen. Mit dem neuen Hochleistungsrechner in Unsere Forscher hier in Kaiserslautern haben jetzt das richtige Werkzeug, um ihre Forschung voranzutreiben. Die Nutzung solcher Systeme steht und fällt mit einer geeigneten Unterstützungsstruktur, die die Universität Kaiserslautern mit ihren entsprechenden Lehr- und Seminarangeboten bereits eingerichtet hat. "

Nutzer des AHRP in Rheinland-Pfalz profitieren von der schnellsten Verbindung zwischen zwei deutschen Hochschulen mit einer Geschwindigkeit von 120 GBit / s. Die Forscher können auswählen, welcher der beiden Hochleistungsrechner für ihre Zwecke am besten geeignet ist, und die Simulationsdaten sofort austauschen lassen. Einfach, weil es unmöglich wäre, die erzeugte Datenmenge über das öffentliche Internet zu senden, ist eine enge Verbindung der Rechenzentren für die Datenverarbeitung erforderlich.

Das Hochleistungscluster am Zentrum für Datenverarbeitung der Johannes Gutenberg-Universität Mainz kann 287.000 Milliarden Berechnungen pro Sekunde durchführen. "Der Großrechner benötigt lediglich 14 Schränke, was ihn für seine Kapazität sehr kompakt macht. Um einen vergleichbaren Computer aus PCs zu bauen, wären 5.000 Einzelrechner erforderlich, die das Zwanzigfache des Platzbedarfs ausmachen", erklärt Professor Dr. André Brinkmann, Leiter des Zentrum für Datenverarbeitung an der JGU. Die Fortschritte in der Computertechnologie sowie in der Kältetechnologie ermöglichen es dem neuen Cluster, mit einer vollen Leistung von 480 kW und einer doppelten Energieeffizienz gegenüber früheren Clustern zu arbeiten. Der Name des Clusters ist "Mogon" - vom römischen Namen Mogontiacum, dem lateinischen Namen für die Stadt Mainz.

Das neue Hochleistungscluster wird vor allem von Instituten und Arbeitsgruppen aus der Physik genutzt, aber auch Forscher aus Mathematik, Biologie, Medizin und Geowissenschaften nutzen zunehmend die Möglichkeiten des Hochleistungsrechners. Auch aus der Disziplin der Molekulargenetik kommen an der JGU komplizierte Fragen für die Computertechnik. Um die genetische Information lebender Organismen durch Sequenzierung von DNA-Molekülen der nächsten Generation so vollständig wie möglich zu entschlüsseln, benötigen Genomforscher enorme Mengen an Rechen- und Speicherkapazität. Fragen aus der Biomedizin und der Biologie, die am Computer untersucht werden, kommen aus der Forschung in Onkologie und Evolution.

Jeder Tumor hat ein einzigartiges Erbgut. Für die patientenspezifische Krebstherapie ist es wichtig zu verstehen, welche Gene einen Tumor spezifizieren und ob diese Gene in der Therapie eingesetzt werden können. Das Verständnis der Folgen des Klimawandels kann grundlegend verbessert werden, wenn wir besser verstehen, wie wichtige Teile der Nahrungskette, wie z. B. im Wasser lebende Insektenlarven, auf Temperaturschwankungen reagieren, wenn das Klima schwankt. Die gleichzeitige Bestimmung der Aktivitäten aller Gene durch Massensequenzierung liefert Informationen in diesem Bereich. Mithilfe von Illumina-Sequenzierungsgeräten kann die Molekulargenetik in zwei Wochen mehrere Milliarden Basenpaare mehrerer menschlicher Genome codieren. Dabei benötigt jedes Genom ein Terabyte Speicherplatz. Aufgrund der vorherrschenden technischen Bedingungen muss jedes Genom, dh die Gesamtheit der genetischen Informationen, in Sequenzausschnitte von 100 Bausteinen (Basenpaaren) sequenziert werden. Mithilfe dieser Milliarden Schnipsel rekonstruieren Wissenschaftler mithilfe der Bioinformatik die gesamte DNA-Sequenz von Chromosomen. All dies beansprucht enorme Mengen an Festplattenspeicher und benötigt mehr als 512 GB RAM pro Computer.

Der Hochleistungsrechner der Universität Kaiserslautern wird vom Regionalen Hochschulrechenzentrum Kaiserslautern betrieben. "Für den neuen Cluster wurde ein separater Raum mit einer modernen Wasserkühlung und einer separaten Stromversorgung geschaffen", erklärt Professor Dr. Paul Müller, Leiter des Rechenzentrums. "Die erste Ausbaustufe des Clusters soll in sieben Schränken installiert werden, und der Raum bietet noch genügend Platz für die für 2013 geplante zweite Ausbaustufe. Neben der Leistung des Clusters standen auch die Energieeffizienz und die Energieeffizienz im Vordergrund des Projekts effiziente Raumnutzung. " Der Cluster Kaiserslautern wurde als Hommage an ein Fabelwesen aus Südwestdeutschland "Elwetritsch" genannt.

Das Hochleistungsrechnen an der Universität Kaiserslautern wird hauptsächlich von ingenieurwissenschaftlichen und naturwissenschaftlichen Arbeitsgruppen und Instituten eingesetzt. Maschinenbauforscher führen damit Strömungssimulationen, Simulation der Setzungseigenschaften von Schüttgütern und thermodynamische Berechnungen durch. In der Physik müssen Tausende von Differentialgleichungen schnell gelöst werden, um beispielsweise das Verhalten von Ferromagneten zu simulieren, die kurzzeitigen Laserimpulsen ausgesetzt sind. Chemiker der Universität Kaiserslautern untersuchen damit beispielsweise, wie chemische Abfälle bei Synthesevorgängen vermieden oder Berechnungen durchgeführt werden können, um die elektronische Struktur von Atomen und Molekülen besser zu verstehen. In der Biologie ist Hochleistungsrechnen wichtig für Gensequenzanalysen oder für die Phylogenetik, die sich mit der Entwicklung und Beziehung zwischen Lebewesen befasst. Um diesen vielfältigen Herausforderungen gerecht zu werden, verfügt der Hochleistungsrechner in Kaiserslautern über verschiedene Hardwarekomponenten, die für den jeweiligen Anwendungsbereich die optimale Umgebung bieten.

Zur Verfügung gestellt von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz