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20. Juli 2012

Bei einem Festakt mit Bundesministerin Annette Schavan und dem bayerischen Wissenschaftsminister Wolfgang Heubisch ging heute in Garching bei München der neue Höchstleistungsrechner des Leibniz-Rechenzentrums (LRZ) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften offiziell in Betrieb. SuperMUC ist mit mehr als 3 Petaflops Rechenleistung der viertschnellste Rechner der Welt und der schnellste Rechner Europas. Zugleich feierte das LRZ mit dem heutigen Festakt seinen 50. Geburtstag.

Am 7. März 1962 gründete die Bayerische Akademie der Wissenschaften auf Betreiben der Professoren Hans Piloty und Robert Sauer ihre "Kommission für elektronisches Rechnen", heute "Kommission für Informatik". Sie beschloss, mit Unterstützung durch den Freistaat Bayern ein Rechenzentrum zu errichten. Dieses Leibniz-Rechenzentrum gehört heute zu den führenden akademischen Rechenzentren Europas.

IT-Dienstleister

Das Leibniz-Rechenzentrum ist zu allererst das Rechenzentrum für die beiden Münchner Universitäten LMU und TUM. Täglich nutzen sehr viele ihrer insgesamt gut 100.000 Studierenden, Professoren, Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter seine Dienste, auch wenn sie oft nur das Kürzel "LRZ" kennen. Neben den alltäglichen Dienstleistungen, heute vor allem ein schneller Internetzugang für die Forschungseinrichtungen, Archivierung und Back-up sowie E-Mail, war und ist das LRZ auch immer Vorreiter bei der Erprobung und Einführung neuer Techniken. Der Abruf von Vorlesungen über das Internet von den Servern des LRZ oder die Infrastruktur hinter der elektronischen Abwicklung von Prüfungen in den Universitäten sind nur zwei Beispiele von vielen.

Hochleistungsrechnen

Für Wissenschaft und Forschung sind vor allem auch die Rechenkapazitäten zu nennen, die das LRZ anbietet. Von kleineren Linux-Clustern über Rechner, wie sie nur wenige Rechenzentren in Bayern anbieten können, bis hin zum neuen Höchstleistungsrechner können Forscher aus München, Bayern, Deutschland und inzwischen auch aus ganz Europa am LRZ ihre immer anspruchsvolleren Modelle simulieren. Ihr Ziel ist es z.B., besser zu verstehen, was im Inneren der Erde vor sich geht, wie Blut durch die Gefäße oder Luft durch die Lunge fließt oder welche Rolle dunkle Materie im Universum spielt. Diese und weitere Anwendungsbeispiele beschreibt die aktuelle Ausgabe 2/2012 der Zeitschrift „Akademie Aktuell“. Außerdem berichtet das LRZ in einem Berichtsband auf über 200 Seiten über die Projekte, die in den letzten Jahren auf dem Vorgänger des SuperMUC bearbeitet wurden.

Neuer Höchstleistungsrechner SuperMUC

Der neue Höchstleistungsrechner SuperMUC, der heute offiziell in Betrieb ging, ist ein System x iDataPlex von IBM. Er verfügt über mehr als 155.000 Rechenkerne, die eine Spitzenrechenleistung von etwas mehr als drei Petaflops erbringen (also drei Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde oder eine 3 mit 15 Nullen). Mehr als 330 Terabyte Hauptspeicher stehen für die zu verarbeitenden Daten zur Verfügung, die über ein nicht-blockierendes InfiniBand-Netzwerk mit Fat Tree-Topologie kommuniziert werden können. Darüber hinaus können bis zu 10 Petabyte Daten in einem parallelen GPFS-Dateisystem von IBM zwischengespeichert werden. Für die dauerhafte Speicherung der Benutzerdaten wie Programmquellen, Eingabedatensätze usw. steht eine Storage-Lösung von NetApp mit einer Kapazität von 4 Petabyte zur Verfügung, die sich durch hohe Zuverlässigkeit auszeichnet. Zusätzlich stehen für die langfristige Archivierung von Daten des SuperMUC 16,5 Petabyte Archivkapazität auf Bandsystemen zur Verfügung. Prof. Arndt Bode, Leiter des LRZ, betonte die Benutzerfreundlichkeit des Systems: „SuperMUC ist aus Prozessoren mit Standard-Befehlssatz aufgebaut, wie man ihn auch von Laptops, PCs und Servern kennt. Dadurch lässt er sich viel leichter programmieren als viele andere Supercomputer, deren spezielle Akzeleratoren einen enormen Aufwand bei der Anpassung von Programmen erfordern.“ In der jüngsten TOP500-Liste der schnellsten Rechner der Welt landete SuperMUC am 18. Juni 2012 auf Platz 1 in Europa und Platz 4 weltweit.

Energieeffizienz

SuperMUC zeichnet sich auch durch seine hervorragende Energieeffizienz aus. Die Prozessoren und der Hauptspeicher werden direkt mit bis zu 55 Grad Celsius warmem Wasser gekühlt, es sind keine zusätzlichen Kühlwerke nötig. Diese Warmwasserkühlung wurde eigens von IBM entwickelt und im SuperMUC erstmals in großtechnischem Maßstab eingesetzt. "SuperMUC ist ein Meilenstein auf dem Weg zu energiearmen, nachhaltigen und umweltfreundlichen Supercomputern und das Ergebnis aus mehrjähriger Forschungs- und Entwicklungsarbeit bei IBM", sagte Martina Koederitz, Vorsitzende der Geschäftsführung, IBM Deutschland GmbH. Darüber hinaus bieten die verwendeten Intel-Prozessoren und die vom LRZ eingesetzte Systemsoftware weitere Möglichkeiten, Energie einzusparen. Durch alle diese Maßnahmen wurde der Gesamtenergieverbrauch drastisch gesenkt und ein wesentlicher Beitrag zum Klimaschutz geleistet. Das innovative Kühlsystem wurde im März 2012 bereits mit dem Deutschen Rechenzentrumspreis in der Kategorie "Energie- und Ressourceneffiziente Rechenzentren" ausgezeichnet.

"Erfolge im Höchstleistungsrechnen stärken die Wettbewerbsfähigkeit des Innovationsstandorts Deutschland und schaffen neue Wertschöpfungspotenziale für die Wirtschaft", sagte Bundesministerin Prof. Schavan. "Dabei ist die Schnelligkeit der Supercomputer nur eine Seite der Medaille, die andere ist ihre Energieeffizienz. SuperMUC ist nicht nur der schnellste Supercomputer Europas, sondern mit seiner innovativen Warm-Wasser-Kühlung auch ein Musterbeispiel für Energieeffizienz." SuperMUC ist über das Gauss Centre for Supercomputing auch ein Beitrag Deutschlands zum europäischen Supercomputer-Netzwerk PRACE (Partnership for Advanced Computing in Europe).

Finanzierung

Die Investitions- und Betriebskosten des jetzt installierten SuperMUC für fünf bis sechs Jahre einschließlich der Stromkosten betragen 83 Mio. Euro, die das Land Bayern und der Bund zur Hälfte finanzieren. Die nötige Gebäudeerweiterung auf dem Forschungscampus in Garching, die Platz für SuperMUC und weitere Systeme für zusätzliche Dienstleistungen des LRZ schuf, wurde 2011 abgeschlossen. Auch die Baukosten von 50 Mio. Euro teilten sich Bund und Bayern. Darüber hinaus fördert der Freistaat weitere begleitende Projekte wie z.B. das Kompetenznetzwerk für Wissenschaftliches Höchstleistungsrechnen in Bayern KONWIHR oder die Bavarian Graduate School of Computational Engineering BGCE.

Neues Visualisierungszentrum

Teil der Erweiterung des LRZ-Gebäudes und seiner Dienstleistungen ist das Zentrum für Virtuelle Realität und Visualisierung (V2C), das bei dem heutigen Festakt ebenfalls der Öffentlichkeit vorgestellt wurde. Im V2C stehen den Wissenschaftlern modernste Installationen wie ein 5-Seiten-Projektionsraum sowie eine großflächige, ultrahochauflösende Projektionswand zur Verfügung, um die komplexen Datensätze des Höchstleistungsrechnens aufzubereiten und visuell darzustellen.

Neben Experiment und Theorie hat sich die numerische Simulation als dritte Säule der Erkenntnis in der modernen Wissenschaft etabliert. So haben z.B. die Rechnungen der Geophysiker an der Universität München auf den Höchstleistungsrechnern des LRZ zu einem Modell der Erde geführt, das heute der internationale Standard der Forschung ist. "Solche Spitzenleistungen machen den Wissenschaftsstandort Bayern für den Nachwuchs attraktiv", betonte Staatsminister Dr. Heubisch. "Auch High-Tech-Firmen sind auf Computersimulationen und Modellierungsexperten angewiesen. Höchstleistungsrechnen gehört deshalb zu den Technologien, die unser Land auch weiterhin fördern muss, damit wir wettbewerbsfähig bleiben."