Supercomputer sind heute für die Wissenschaft fast unverzichtbar. Sie können selbst große Datenmengen verarbeiten und komplexe Prozesse simulieren. „Je schneller Hochleistungsrechner mathematische Gleichungen lösen und Daten verarbeiten, desto detailreicher und zuverlässiger werden die Simulationen, die damit betrachtet werden können“, erläutert Jennifer Buchmüller vom Steinbuch Centre for Computing am KIT. „In vielen wissenschaftlichen Fachbereichen wie den Erdsystem- und Klimawissenschaften, der Materialforschung, der Teilchenphysik und dem Ingenieurwesen sind Supercomputer nicht mehr aus dem Alltag der Forschenden wegzudenken.“
Der neueste Zuwachs in der Supercomputer-Riege ist der Hochleistungsrechner Karlsruhe – kurz HoreKa. Der Mitte 2021 am KIT in Betrieb genommene Supercomputer kann eine Rechenleistung von etwa 17 PetaFLOPS erbringen – etwa 17 Billiarden Rechenoperationen in der Sekunde. Das entspricht der Leistung von mehr als 150.000 Laptops. Damit schafft er es auf der Top-500 Liste der weltweiten Superrechner immerhin auf Platz 53.
Der neue Hochleistungsrechner ist ein Hybridsystem und besteht aus zwei Komponenten: ein Teil rechnet mit auf Grafikprozessoren (GPU) basierenden Rechenbeschleunigern, der zweite basiert auf handelsüblichen Standardprozessoren (CPU). Der Vorteil dabei: Die Grafik-Beschleunigerprozessoren erreichen bei bestimmten für die Wissenschaft sehr wichtigen Rechenoperationen eine extrem hohe Leistung, etwa beim Lösen von Gleichungssystemen oder der Simulation von neuronalen Netzen in der Künstlichen Intelligenz. Für andere Operationen sind hingegen die Standardprozessoren deutlich besser geeignet. “Die Stärken beider Architekturen werden geschickt kombiniert und so ein Maximum an Leistungsfähigkeit erreicht”, sagt Buchmüller.
Ebenfalls ein Plus ist die Energieeffizienz des Supercomputers und seiner Umgebung: „Die sehr energieeffiziente Heißwasser-Kühlung des Rechnergebäudes erlaubt es uns, den Rechner ganzjährig mit minimalem Energieeinsatz zu kühlen. In den kälteren Jahreszeiten können auch die Büroräume mit der Abwärme beheizt werden”, erklärt Buchmüller. In der Green500“-Liste der energieeffizientesten Supercomputer weltweit steht HoreKa derzeit auf Platz 13.
