Wissenschaftliches Rechnen: Wie Supercomputer die Forschung prägen
Wissenschaftler nutzen heute Höchstleistungsrechner als eigenständiges Forschungsmittel - als virtuelles Mikroskop, Teleskop oder Labor, als Ersatz für einen Beschleuniger, den ganzen Kosmos oder eine Zeitmaschine. Computergesteuerte Simulationen sind aus kaum einem Gebiet mehr wegzudenken.
© Forschungszentrum Jülich (Ausschnitt)
In fast allen Forschungsgebieten werden heute Supercomputer
eingesetzt, von der Astrophysik über die Ingenieurwissenschaften bis zur Hirnforschung. Als weitgehend eigenständiges Hilfsmittel sind sie längst unersetzbar geworden. Darüber hinaus bestimmen sie in zunehmendem Maß ganze Forschungsrichtungen.
Ein Beispiel aus der theoretischen Physik. Wie ist die Masse der Protonen und Neutronen, welche die Atomkerne bilden, und verwandter Teilchen zu erklären? Die Lösung dieses Rätsels ist – neben anderen – der Menschheit immerhin so wichtig, dass sie für ein geeignetes Experimentiergerät, den Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Forschungszentrum CERN bei Genf, ungefähr drei Milliarden Euro aufzuwenden bereit war (Spektrum der Wissenschaft 5/2011).
Seit 2008 gibt es eine korrekte Antwort auf diese Frage. Geliefert wurde sie nicht von einem Experiment, sondern mit Hilfe einer Simulation auf dem Supercomputer Jugene des Forschungszentrums Jülich, einem Petaflops-Rechner des Herstellers IBM. Das Gerät ist auch nicht wirklich billig, aber mit etwas über 50 Millionen Euro deutlich günstiger als der LHC und vor allem auch für eine Vielzahl anderer Zwecke verwendbar. Das griechische Präfix "Peta" bedeutet 1015 (eine Billiarde), "flops" steht für floating point operations per second (Gleitkommaoperationen pro Sekunde), die elementaren Rechenakte wie zum Beispiel Additionen oder Multiplikationen von zwei 16-stelligen Zahlen, aus denen sich jede Simulation zusammensetzt...
Ein Beispiel aus der theoretischen Physik. Wie ist die Masse der Protonen und Neutronen, welche die Atomkerne bilden, und verwandter Teilchen zu erklären? Die Lösung dieses Rätsels ist – neben anderen – der Menschheit immerhin so wichtig, dass sie für ein geeignetes Experimentiergerät, den Teilchenbeschleuniger Large Hadron Collider (LHC) am europäischen Forschungszentrum CERN bei Genf, ungefähr drei Milliarden Euro aufzuwenden bereit war (Spektrum der Wissenschaft 5/2011).
Seit 2008 gibt es eine korrekte Antwort auf diese Frage. Geliefert wurde sie nicht von einem Experiment, sondern mit Hilfe einer Simulation auf dem Supercomputer Jugene des Forschungszentrums Jülich, einem Petaflops-Rechner des Herstellers IBM. Das Gerät ist auch nicht wirklich billig, aber mit etwas über 50 Millionen Euro deutlich günstiger als der LHC und vor allem auch für eine Vielzahl anderer Zwecke verwendbar. Das griechische Präfix "Peta" bedeutet 1015 (eine Billiarde), "flops" steht für floating point operations per second (Gleitkommaoperationen pro Sekunde), die elementaren Rechenakte wie zum Beispiel Additionen oder Multiplikationen von zwei 16-stelligen Zahlen, aus denen sich jede Simulation zusammensetzt...
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