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© Forschungszentrum Jülich
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Die Wiege des Universums steht in Jülich
Mit der Einführung des Weltraumteleskops HUBBLE oder des VLTs (Very Large Telescope) in Chile können die Astronomen seit den 90er Jahren so weit in die Entstehung des Universums zurückblicken wie niemals zuvor. Trotzdem ist unser Verständnis vieler Prozesse, die zu dem uns heute bekannten Universum geführt haben, auch fast 20 Jahre später immer noch sehr beschränkt:
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© DLR
Die Ausläufer einer Supernova eingefangen vom Weltraumteleskop Hubble im Jahr 2007
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Auch die Entstehung und Entwicklung der schwarzen Löcher, die im Zentrum fast aller uns bekannten Galaxien stehen, ist nach wie vor nur bedingt verstanden. Die Wechselwirkungen zwischen ihnen und den sie umgebenden Sternensystemen, ihre Rotation oder die Entstehung von doppelten schwarzen Löchern sind Schlüsselfragen zum Verständnis dessen, was das Universum im Innersten zusammenhält.
Wir können heute die restliche Röntgenstrahlung des Urknalls sehr genau messen. Doch die darunter liegenden physikalischen Vorgänge verstehen wir immer weniger. Dunkle Materie und dunkle Energie müssen einen entscheidenden Einfluss auf die Bildung der heutigen Strukturen des Universums mit seinen Galaxienhaufen gehabt haben. Aber welchen genau?
Der Stern, den wir bisher am besten verstehen, ist die Sonne. Wir können sie am genauesten beobachten, weil sich unser eigener Planet um sie dreht. Unsere Vorstellung der gigantischen Magnetfelder im Umfeld von schwarzen Löchern ist maßgeblich geprägt von unseren Modellen über die magnetischen Sonnenwinde.
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© Forschungszentrum Jülich
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Doch mit einem handelsüblichen PC sind solche Berechnungen selbstverständlich nicht möglich. Denn selbst wenn das Simulationsprinzip sehr einfach sein sollte, erfordert schlicht die gigantische Zahl an Teilchen oder Sternen, die es zu simulieren gilt, die Rechenkraft von Supercomputern.
Der schnellste Rechner Europas
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© Forschungszentrum Jülich
Das Innenleben des Supercomputers JUROPA
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JUGENE kann für sich darüber hinaus in Anspruch nehmen, mit einer Rechenleistung von über einem PetaFLOP/s der schnellste Computer Europas zu sein. Das bedeutet, er vollzieht rund eine Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde – das entspricht der Rechenkraft von rund 25.000 PCs. Oder anders ausgedrückt: Jeder Mensch auf diesem Planeten müsste in der Sekunde über 130.000 Rechenaufgaben mit zwei jeweils 16-stelligen Zahlen lösen und seine Ergebnisse mit den anderen austauschen, um die Rechenkraft von JUGENE zu erreichen.
Auch die anderen Zahlen zeugen von der gewaltigen Leistungskraft des Rechners. So verfügt er über
- 73.728 Prozessoren mit 294.912 Prozessorkernen
- 144 Terabyte Hauptspeicher; untergebracht ist das alles in
- 72 Racks, die insgesamt
- 2,2 Megawatt Leistung aufnehmen.
Mit der Strommenge ließen sich rund 1100 Waschmaschinen betreiben oder rund 700 Einfamilienhäuser mit Energie versorgen (ohne Heizung/Warmwasser). Die über einen Server zu Verfügung stehenden Massenspeicher für alle Supercomputer betragen über 6 Petabyte an Festplatten- und 10 Petabyte an Bandspeicher. Gespeichert auf handelsüblichen CDs ergäbe diese Datenmenge einen CD-Stapel von über 24 km Höhe.
Supercomputer dieser Größenordnung stellen natürlich auch besondere Anforderungen an die Infrastruktur in ihrer Umgebung. Und das betrifft nicht nur die Stromversorgung. Denn genau wie der PC zu Hause produzieren auch die Supercomputer – als „Abfall“ ihrer Rechenarbeit – Wärme, allerdings in einem viel gewaltigeren Maßstab. So benötigen 1.700 m2 Stellfläche für die vielen Rechner in Jülich eine Kühlleistung von über 4 Megawatt. Eine Kühlleistung, mit der man auch eine Fläche von über 9 Fußballfeldern mit Büroraum klimatisieren könnte. Die Racks, in denen die Prozessoren installiert sind, müssen über ein unter dem Stellboden installiertes Wasserrohr-System gekühlt werden.
Der Bedarf an Supercomputing-Kapazitäten jedenfalls steigt stetig. Allein im Bereich der Astronomie und Astrophysik werden sie sich von den Jahren 2005/2007 bis zum Jahr 2010 mehr als verfünfzigfacht haben. Und das ist nur ein Wissenschaftsbereich, in dem die Jülicher Supercomputer Anwendung finden. Egal ob in der Klima- und Umweltforschung, der Geophysik, der Strömungsmechanik, der Materialforschung, der theoretischen Chemie, der Teilchen- und der Plasmaphysik – überall ist der Bedarf an Rechenzeiten gleichsam explodiert.
Kein Wunder also, dass der Zugriff auf die Jülicher Rechner unter Wissenschaftlern der entsprechenden Fachbereiche heiß begehrt ist. So begehrt, dass die Rechner regelmäßig mehrfach überbucht sind und die Rechenzeit von im Peer-Review-Verfahren – also von einer wissenschaftlichen Auswahlkommission – vergeben werden muss. Deshalb ist die nächste Erweiterung in Jülich schon in Planung:
Ab 2016 soll dort die ExaFLOP-Grenze geknackt werden – also über eine Trillion Rechenoperationen pro Sekunde erreicht werden.
Der Bedarf an Supercomputing-Kapazitäten jedenfalls steigt stetig. Allein im Bereich der Astronomie und Astrophysik werden sie sich von den Jahren 2005/2007 bis zum Jahr 2010 mehr als verfünfzigfacht haben. Und das ist nur ein Wissenschaftsbereich, in dem die Jülicher Supercomputer Anwendung finden. Egal ob in der Klima- und Umweltforschung, der Geophysik, der Strömungsmechanik, der Materialforschung, der theoretischen Chemie, der Teilchen- und der Plasmaphysik – überall ist der Bedarf an Rechenzeiten gleichsam explodiert.
Kein Wunder also, dass der Zugriff auf die Jülicher Rechner unter Wissenschaftlern der entsprechenden Fachbereiche heiß begehrt ist. So begehrt, dass die Rechner regelmäßig mehrfach überbucht sind und die Rechenzeit von im Peer-Review-Verfahren – also von einer wissenschaftlichen Auswahlkommission – vergeben werden muss. Deshalb ist die nächste Erweiterung in Jülich schon in Planung:
Ab 2016 soll dort die ExaFLOP-Grenze geknackt werden – also über eine Trillion Rechenoperationen pro Sekunde erreicht werden.
