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25. Juli 2013

Der neue Rechencluster des rechnergestützten Zentrums für Teilchen- und Astrophysik (C2PAP) des Exzellenzclusters Universe hat seinen Betrieb am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften aufgenommen. Er unterstützt die Astro- und Teilchenphysiker aller acht Exzellenzcluster Universe-Partnerinstitute bei der schnellen Gewinnung von neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen. 

Der Bedarf an Rechen- und Entwicklungskapazitäten in der Astro- und Teilchenphysik ist in den vergangenen Jahren stark gestiegen und wird in Zukunft weiter steigen. Denn Vorhersagen in Form komplexer Simulationen auf der Basis theoretischer Modelle werden für die Wissenschaftler immer wichtiger: Teilchenphysiker wollen bestimmen, mit welchen theoretischen Modellen sich die in Beschleunigerexperimenten am CERN und an anderen Einrichtungen gefundenen Teilchenreaktionen reproduzieren lassen. Einen Durchbruch stellte kürzlich die Entdeckung des Higgs-Teilchens am Large Hadron Collider (LHC) am CERN dar. Ähnlich ist es in der Astrophysik: Simulationen zur Bildung und Entwicklung kosmischer Strukturen sind inzwischen in einer bisher nicht erreichten Präzision möglich. Außerdem gibt es eine Reihe von aktuellen oder in Planung befindlichen Großprojekten, wie etwa dem Dark Energy Survey (DES), dem Südpol-Teleskop (SPT), der Planck-Mission, eRosita, Euclid und LOFAR, die das Weltall mit einer bisher unerreichten Genauigkeit untersuchen. Um diesen stetig wachsenden Bedürfnissen Rechnung zu tragen, hat der Exzellenzcluster Universe in der zweiten Förderrunde der Exzellenzinitiative ein eigenes rechnergestütztes Zentrum für Teilchen- und Astrophysik (Computational Center for Particle and Astrophysics, kurz: C2PAP) gegründet.

Im Rahmen einer Vereinbarung mit dem Exzellenzcluster Universe und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), hat die Firma IBM kürzlich 128 Intel Sandy-Bridge-Rechenknoten und die Hardware für ein Mellanox FDR-Infiniband-Hochgeschwindigkeitsnetz geliefert. Der vom LRZ betriebene und administrierte C2PAP-Rechencluster verfügt damit über mehr als 2.000 Rechenkerne, die im Wesentlichen High-Memory-Ausführungen derjenigen des Supercomputers „SuperMUC“ sind. Im Juli hat der neue C2PAP-Rechencluster seinen Betrieb am LRZ aufgenommen. Experimentelle Daten können nun dort verarbeitet, analysiert und kalibriert werden. In Kombination mit Simulationen können so Entdeckungen in der Kosmologie und die Entwicklung kosmischer Strukturen vorangetrieben werden.

Der Rechencluster passt sehr gut in die vorhandene Infrastruktur und liefert eine 60 GBit/s-Verbindung zu dem 10-Petabyte GPFS-Dateisystem am SuperMUC. Darüber hinaus hat er auch ein eigenes paralleles GPFS-Dateisystem mit einer Kapazität von etwa 300 Terabyte. Zudem ist seine Architektur fast identisch mit der des SuperMUC. Das vereinfacht die Portierung sehr großer Simulationen auf das Petaflops-System SuperMUC. Auch wird der C2PAP-Rechencluster - wie der SuperMUC und andere Hochleistungsrechner am LRZ - mit Wasser gekühlt und kann daher besonders energieeffizient betrieben werden.
Die Teilchen- und Astrophysiker des Exzellenzclusters Universe werden von fünf wissenschaftlichen Mitarbeitern unterstützt, die Erfahrung auf dem Gebiet des Hochleistungsrechnens haben. Ein C2PAP-Mitarbeiter ist am LRZ stationiert und in das Administratorenteam am LRZ integriert, während die anderen vier am Exzellenzcluster Universe arbeiten. Sie kümmern sich um aktuelle Rechentrends und um die Entwicklung von Algorithmen sowie von neuen und bestehenden Codes für den C2PAP-Rechencluster, den SuperMUC und andere Supercomputer.
Der Exzellenzcluster wurde im Jahr 2006 im Rahmen der Exzellenzinitiative an der Technischen Universität München (TUM) gegründet. Er hat sich seither zu einem der weltweit größten und aktivsten Forschungszentren auf den Gebieten der Kern- und Teilchenphysik, Astrophysik und Kosmologie entwickelt. Zum Forschungsverbund zählen Physiker der TUM und der LMU München, weitere Partner sind die Max-Planck-Institute für Physik (MPP), Astrophysik (MPA), extraterrestrische Physik (MPE) und Plasmaphysik (IPP), die Europäische Südsternwarte (ESO) und das Leibniz-Rechenzentrum (LRZ).