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© Forschungszentrum Jülich
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Begegnung mit SuperReSi
Besuch bei den Superrechnern im Forschungszentrum Jülich
Das Forschungszentrum Jülich erscheint wie eine eigene kleine Stadt mit Stadtmauern in Form von hohen Zäunen, die die hochmodernen Forschungen und teuren Geräte schützen. Nur Mitarbeiter und angemeldete Besucher erhalten Zutritt in diese ganz eigene Welt der Wissenschaft. Die 35 Schülerinnen im Alter von 12 bis 17 starten in einen Workshop rund um das Thema Technik und IT mit einem Besuch im Zentrum für Supercomputing und Simulationswissenschaften. Denn hier ReSidiert das Simulationssystem für Supercomputer, mit dem die Mädchen die Möglichkeiten dieser schnellen Rechner selbst testen können.
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© Foto: Gollub
Konzentration und Spaß bei der Arbeit mit SuperReSi
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Kartenspielen mit SuperReSi
Der erste Eindruck von SuperReSi: zwanzig Bildschirme und genauso viele verschiedenfarbige Quadrate, die auf eine Beamerleinwand projiziert werden. Damit ReSi ihr Können zeigen kann, müssen die Nachwuchsinformatikerinnen ihr erst mal ein paar knifflige Aufgaben stellen. Der PC zu Hause müsste dann die ganze Arbeit alleine machen, ReSi löst die Probleme im Team mit einer passenden Anzahl von Prozessoren. Doch bekanntlich kann Teamarbeit auch länger dauern, wenn es mit der Abstimmung nicht klappt. Es dürfen also auch nicht zu viele Prozessoren an einer Rechnung beteiligt sein, wie ein kleines Experiment beweist: Sucht nur eine Workshop-Teilnehmerin die größte Zahl aus einem Kartenstapel heraus, dauert es 44 Sekunden, zwei brauchen nur 39 Sekunden, aber drei benötigen schon wieder mehr Zeit. Schließlich muss man sich untereinander absprechen und die Ergebnisse miteinander vergleichen.
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© Forschungszentrum Jülich
Einblick in SuperReSi: Die Grafik zeigt die einzelnen Rechenschritte, die bei einem Superrechner parallel ablaufen
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Kaum ist die Aufgabe gestellt, wird überall getippt, gerechnet, diskutiert und beraten. Immer neue Lösungen und Möglichkeiten werden getestet, wieder verworfen oder weiterentwickelt. Der Beamer zeigt die aktuellen Operationen der einzelnen Zweierteams. Dann bricht Jubel aus. Josephine hat als erste den Highscore geknackt. Doch sie führt die Rangliste nicht lange alleine an. Immer mehr Teams finden die bestmögliche Programmierung, um die Leistung eines Superrechners optimal auszunutzen.
Nach der Superrechner-Simulation sind alle auf die echten Superrechner gespannt. Das Herz – oder besser das Gehirn – des Instituts ist eine riesige Halle, gefüllt mit langen Reihen aus schwarzen und silbernen Schränken. Darin enthalten sind unzählige Prozessoren, die die unglaubliche Leistung der Supercomputer ausmachen. Jetzt bekommt der Begriff Simulation eine ganz andere Bedeutung. Durch die Schnelligkeit der Superrechner können nämlich Simulationen von realen Begebenheiten durchgeführt werden, für deren Berechnung ein normaler Heim-PC teilweise rund 150 Jahre brauchen würde. Beispielsweise können Unfälle am Rechner simuliert werden, um die optimale Knautschzone für ein Auto festzulegen. Aber auch Fragen aus den Forschungsbereichen Biophysik, Chemie oder Astronomie können mithilfe der Simulationen am Superrechner behandelt werden. So kann man hier die Auswirkungen von Chemikalien in der Landwirtschaft testen oder das Verhalten von Schadstoffen in der Erdatmosphäre vorhersagen. Wichtige Erkenntnisse für Medizin und Medizintechnik können durch Simulationen der Funktionen des menschlichen Körpers gewonnen werden.
Der Star unter den Supercomputern in Jülich heißt JUGENE. Mit einer Rechenleistung von über einem PetaFLOPS ist JUGENE der schnellste Computer in Europa und liegt weltweit an Position drei. Die Einheit FLOPS (Floating Point Operations Per Second) gibt an, wie viele Rechenoperationen innerhalb einer Sekunde vollzogen werden können. JUGENE kann damit über eine Billiarde Rechenschritte pro Sekunde lösen, soviel wie 25.000 PCs zusammen. Die über 73.000 Prozessoren von JUGENE finden in 72 Schränken Platz.
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© Forschungszentrum Jülich
Einsatz von Superrechnern in der Medizin: Der Computer berechnet die Faltung langer Eiweißketten und ermöglicht so die Erforschung bestimmter Krankheiten
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Run auf die Superrechner
Superrechner wie JUGENE werden nicht entwickelt, um Ranglisten anzuführen, sondern um die Forschung vieler Disziplinen als Schlüsseltechnologie, also als Instrument, zu unterstützen. Immer im Juli beginnt der Auswahlprozess, für den sich zahlreiche Forschungsprojekte bewerben, um im Laufe des Jahres Simulationen mit den Supercomputern ausführen zu dürfen. Wenn man erfährt, dass einige dieser Projekte Hunderte von Stunden für Berechnungen in Anspruch nehmen, möchte man gar nicht wissen, wie viele Jahrhunderte der PC zu Hause dafür benötigen würde. Im Boden eingelassene Wasserrohre sorgen für Abkühlung, damit die Prozessoren der Hochleistungscomputer beim Rechnen nicht heiß laufen.
Auch wenn die Köpfe vor lauter Infos und Zahlen mittlerweile qualmen – dieser exklusive Einblick ins Innerste eines bedeutenden und bekannten Forschungszentrums war es auf jeden Fall wert. Und vielleicht kehrt die eine oder andere ja nochmal zu den Superrechnern zurück. Dass Informatik auch für Mädchen total spannend ist, steht nicht erst seit dem Nachmittag im Forschungszentrum fest. Schließlich entwickelte die britische Mathematikerin Ada Lovelace mit ihren schriftlichen Kommentaren zur Funktionsweise mechanischer Rechenmaschinen die Grundlagen der Programmierung.
SuperReSi wurde von Auszubildenden zum/zur mathematisch-technischen Softwareentwickler/in (MATSE) konzipiert, die im dualen Studium an der FH Aachen, Campus Jülich, ihren Bachelor of Science in Scientific Programming erwerben.
MATSE-Portal
Nach dem Bachelor of Science und dem Abschluss der Ausbildung kann man noch den Master in Technomathematik an der FH Aachen, Standort Jülich, draufsetzen.
THINK ING. stellt die Supercomputer in Jülich vor.
Auf lizzynet.de gibt es weitere Eindrücke über den Workshop 'IT sucht ID'
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