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Die Internationale Supercomputing Conference (ISC), die größte internationale Veranstaltung aus dem Bereich des High-Performance Computing, wurde wegen der weltweiten Covid-19-Pandemie in diesem Jahr erneut in digitaler Form ausgetragen. Das GCS hatte für die vom 24. Juni bis 2. Juli stattfindende Konferenz „ISC High Performance 2021 Digital“ eine dedizierte Website erstellt, die die zahlreichen Aktivitäten, an denen sich Repräsentanten der drei GCS-Zentren beteiligten, in übersichtlicher Form präsentierte. Die ISC-Website des GCS umfasste zudem einen virtuellen Messestand in 3D und 360°, der Besucherinnen und Besuchern ermöglichte, Informationen zu den HPC-Themen und aktuellen Projekten der drei GCS-Zentren in einer 3D-Umgebung interaktiv abzurufen. Die auf der ISC21 angebotenen Vorträge (Präsentationen und Videos) sind auf der ISC-Website für registrierte Teilnehmende bis Ende 2021 verfügbar. Als Vorsitzender des wissenschaftlichen Programms der ISC 2021 Digital agierte Prof. Dr. Martin Schulz, Mitglied des Direktoriums des Leibniz-Rechenzentrums, Garching, und Professor an der Technischen Universität München. (Weitere Informationen)

Am Eröffnungstag der ISC2021 Digital wurde die inzwischen 57. Ausgabe der TOP500 publiziert, die die größten High-Performance Computing (HPC) Systeme der Welt anhand ihrer mit dem High-Performance Linpack (HPL) Benchmark erzielten Leistung führt. Das JUWELS-Booster-System des Jülich Supercomputing Centre (JSC) ist demzufolge weiterhin der schnellste Supercomputer Europas. Mit seiner theoretischen Spitzenleistung von 71 Petaflops rangiert das von Atos gelieferte Jülicher Rechnersystem in den aktuellen TOP500 auf Rang 8. Zudem belegt der JUWELS-Booster in der Green500-Liste, die die TOP500-Supercomputer anhand ihrer Energie-Effizienz sortiert (gemessen in GFLOPS pro Watt), im weltweiten Vergleich den 7. Platz. Unter den weltweit 20 größten Systemen nimmt der JUWELS-Booster sogar Rang 2 in der Green500 ein. Auch die Rechnersysteme des Leibniz-Rechenzentrums in Garching, SuperMUC-NG (Platz 17), und des Höchstleistungsrechenzentrums Stuttgart, Hawk (Platz 18), konnten sich unter den besten 20 Systemen der Welt behaupten. Alle GCS-Höchstleistungsrechner sind vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und den Wissenschaftsministerien der Länder Bayern, Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen finanziert.

Svenja Schulze, Bundesministerin für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit, machte auf ihrer Sommerreise am 28. Juni 2021 Station im Forschungszentrum Jülich. Am Jülich Supercomputing Centre (JSC) informierte sie sich über energieeffizientes Supercomputing und den Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI) für den Klima- und Umweltschutz. Begrüßt wurde die Ministerin von den neuen Vorständinnen am Forschungszentrum, Dr. Astrid Lambrecht und Prof. Frauke Melchior. Forschende des JSC, allen voran die Projektleiterin Dr. Scarlet Stadtler, gaben Einblicke in das KI:STE-Projekt (KI-Strategie für Erdsystemdaten), das vom BMU gefördert wird. Ziel des Projekts ist es, Deep-Learning-Methoden für die fundierte Analyse von Umweltdaten zu nutzen – unter anderem, um Risiken durch Naturgefahren abzuschätzen, die infolge des Klimawandels vermehrt auftreten. Dies soll es beispielsweise ermöglichen, bei extremen meteorologischen Ereignissen frühzeitig präventive Maßnahmen einzuleiten. Zusammen mit den Projektpartnern sollen zudem die technischen Voraussetzungen geschaffen werden, um leistungsstarke KI-Anwendungen für Umweltdaten portabel zur Verfügung zu stellen. Prof. Thomas Lippert, Leiter des JSC, erläuterte anschließend die Arbeiten am JSC zum energieeffizienten Supercomputing, auch im Hinblick auf die Entwicklung künftiger Exascale-Systeme. Die Bundesumweltministerin zeigte sich beeindruckt von den Jülicher Forschungsaktivitäten.

Das LRZ überführt seinen Höchstleistungsrechner SuperMUC-NG in die Phase 2. Das aktuelle System soll dazu in Kooperation mit Intel und Lenovo ausgebaut werden: Künftig sollen neben Höchstleistungen bei Berechnungen und Simulationen zusätzlich auch Künstliche Intelligenz (KI) und Verfahren des Deep Learning unterstützt werden. Dafür wird das System mit skalierbaren Intel-Xeon-Prozessoren der nächsten Generation (Codename „Sapphire Rapids“) ausgestattet sein. Des Weiteren wird die künftige GPU „Ponte Vecchio“ von Intel zum Einsatz kommen – basierend auf der Xe-HPC-Mikroarchitektur für HPC und KI. Um den Zugriff auf große Datenmengen zu beschleunigen, wird das Speichersystem über einen verteilten asynchronen Objektspeicher (DAOS) verfügen. Dieser besteht aus Intel-Xeon-Scalable-Prozessoren der 3. Generation und nutzt Intel® Optane^TM Persistent Memory. Wie SuperMUC-NG Phase 1 wird auch die aktuelle Ausbauphase zu gleichen Teilen vom Freistaat Bayern und vom Bundesforschungsministerium im Rahmen des Gauss Centre for Supercomputing (GCS) finanziert. Die Rechenkapazitäten werden speziell qualifizierten Forschungsprojekten bundesweit in einem wissenschaftlichen Auswahlverfahren zur Verfügung gestellt. (Weitere Informationen)

Am 1. Mai 2021 begann für die Nutzer der drei HPC-Systeme des GCS – Hawk am Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS), JUWELS am Jülich Supercomputing Centre (JSC) und SuperMUC-NG am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) in Garching bei München – die neueste Runde von nationalen Großprojekten für Simulation, Modellierung und Künstliche Intelligenz, die neben einem Großkontingent an Rechenzeit auch intensive Anwenderunterstützung durch die HPC-Experten der drei GCS-Zentren erfordern. Im Rahmen des 25. Calls for Large-Scale Projects genehmigte das GCS in Summe 1,6 Milliarden CPU-Stunden für insgesamt 14 Forschungsvorhaben, die die strengen Qualifikationskriterien des GCS-Rechenzeitkomitees erfüllten. Die Vorhaben kommen aus den Bereichen Fluiddynamik, Bioinformatik, Chemie, theoretische Physik der kondensierten Materie und Elementarteilchenphysik. Eine detaillierte Übersicht aller genehmigten Projekte, die mit einer Laufzeit von zwölf Monaten veranschlagt sind, ist auf der GCS-Website verfügbar. (Weitere Informationen)

Das Myon ist ein Elementarteilchen, ein kurzlebiger Cousin des Elektrons. Seit etwa 20 Jahren stimmt die Berechnung seines magnetischen Moments nicht mehr mit seiner Messung überein, was darauf hindeutet, dass ein noch nicht bekanntes Teilchen oder eine Kraft das Myon beeinflussen könnte. Kürzlich hat ein Experiment am Fermi National Accelerator Laboratory in den USA diese rätselhafte Diskrepanz eklatant bestätigt. Neue ab-initio-Rechnungen mit der Beteiligung Jülicher Wissenschaftler stellen jedoch die Ergebnisse bisheriger Berechnungen in Frage und bringen die theoretische Vorhersage näher an den experimentellen Wert heran. Diesen neuen Erkenntnissen zufolge sind keine neuen Kräfte oder Teilchen notwendig, um die experimentellen Messungen zu erklären. Die Ergebnisse des internationalen Forschungsteams aus Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Universität Wuppertal, des Jülich Supercomputing Centre, des CNRS Marseille, der Eötvös-Loránd-Universität Budapest und der Pennsylvania State University wurden im April 2021 in Nature veröffentlicht (DOI: 10.1038/s41586-021-03418-1). Die Berechnungen wurden auf GCS-Supercomputern durchgeführt, vorwiegend auf JUQUEEN und JUWELS am JSC, aber auch auf Hawk am HLRS und SuperMUC-NG in Garching. Weitere Informationen: Pressemitteilung Forschungszentrum Jülich; Interview mit Prof. Szabo

Künstliche Intelligenz (KI) braucht Rechenkraft. Deshalb bringen das Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) und das Munich Centre for Machine Learning (MCML) jetzt Wissen und Technik zusammen und schaffen gemeinsam mehr Rechenpower für die Grundlagenforschung zu KI. Am LRZ in Garching wurde dafür MUNICH.ai (Mcml UNIversal Cluster for High-performance AI), ein Cluster basierend auf 8 DGX-A100-Knoten von NVIDIA mit insgesamt 64 Graphics Processing Units (GPU) in Betrieb genommen. Das System bringt es auf 40 AI Petaflops. „Die zusätzlich installierte Hardware repräsentiert den neuesten Stand der Technik und garantiert einen Standard, wie ihn nur die führenden KI-Zentren Deutschlands bieten können“, erklärt Professor Thomas Seidl, Inhaber des Lehrstuhls für Datenbanksysteme und Data Mining an der Ludwig-Maximilians-Universität (LMU), Direktor des MCML und des LRZ. (Weitere Informationen)

Der Computer-Hardware-Hersteller AMD hat dem HLRS zehn Serversysteme aus seinem „COVID-19 High Performance Computing“ Fonds gespendet. Die im April gelieferten Systeme werden für die Forschung im Zusammenhang mit der Coronavirus-Pandemie sowie weiteren globalen Herausforderungen eingesetzt. Zuvor hatte das HLRS gemeinsam mit dem Bundesinstitut für Bevölkerungsforschung (BiB) ein Berechnungsmodell für die Auslastung von Intensivstationen in Deutschland entwickelt, mit dem sich der Bedarf an Intensivbetten bis zu acht Wochen vorhersagen lässt. Auf der gespendeten Infrastruktur wird künftig ein täglicher Bericht über die Auslastung von Krankenhäusern berechnet, zudem können die Berechnungen politische Entscheidungen, wann, wo und welche Maßnahmen notwendig sind, unterstützen. Auch für das EU-geförderte Projekt HiDALGO und das vom Land Baden-Württemberg geförderte Projekt bwHPC-S5 sind die Serversysteme einsetzbar. Jeder der neuen AMD-Knotenpunkte, die in den HLRS-Cluster Vulcan integriert werden, enthält einen AMD-EPYC™-Prozessor und acht AMD-Instinct™-Beschleuniger, die für Anwendungen mit maschinellem Lernen, Deep Learning und künstlicher Intelligenz optimiert wurden. Das Serversystem mit 530 TeraFlop/s und 64-bit Gleitkomma-Leistung wurde von der Firma Penguin Computing gebaut. (Weitere Informationen)

Das Modul JURECA-DC − DC steht für datenzentriert − ist ein Supercomputer mit innovativer Unterstützung für datenintensive Anwendungen. Pünktlich zu Beginn der neuen Rechenzeitperiode wurde am 1. Mai 2021 die zweite Phase dieses Moduls am JSC in Betrieb genommen. JURECA-DC besteht nun aus insgesamt 480 CPU-Knoten des Typs AMD EPYC Rome mit je 512 GB Speicher, 96 CPU-Knoten mit je 1024 GB Speicher sowie 192 GPU-Knoten mit 512 GB Speicher und je vier A100-GPUs. Die Compute-Knoten und Login-Server sind über ein Nvidia Mellanox InfiniBand HDR-Netzwerk miteinander verbunden. Die theoretische Spitzenleistung beträgt 18,52 Petaflops, davon 14,98 Petaflops auf den GPUs und 3,54 Petaflops auf den CPUs. Damit hat das JURECA-DC-Modul die 8-fache Leistung seines Vorgängers, dem JURECA-Cluster-Modul, und steht auf Platz 44 der aktuellen TOP500-Liste (Juni 2021). Innerhalb JURECA-DC stehen zusätzliche Features zur Verfügung, wie ein lokales, über das Netzwerk zugängliches NVMe-basiertes Speichersystem, zusätzliche Profiling-Funktionen und ein Energieoptimierer. Beschafft wurde das Modul im Rahmen des von der EU geförderten Projekts PPI4HPC. Ein Teil der Ressourcen wird europäischen Forschenden zugänglich sein. Überwiegend wird die Rechenzeit auf JURECA-DC jedoch an Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Helmholtz-Zentren vergeben, insbesondere auch an jene am Forschungszentrum Jülich.

Jüngste Erfolge haben das Potenzial der parallelen Zeitintegration als leistungsstarkes algorithmisches Paradigma zur Erschließung der Leistung von Exascale-Systemen etabliert. Allerdings wurden diese Erfolge hauptsächlich in einem eher akademischen Umfeld erzielt, Das EuroHPC-Projekt TIME-X wird den nächsten Schritt in der Entwicklung und dem Einsatz dieses vielversprechenden neuen Ansatzes für massiv-parallele HPC-Simulationen machen und eine effiziente parallele Zeitintegration für reale Anwendungen ermöglichen. Finanziert durch das EuroHPC Joint Undertaking und nationale Regierungen wird das Konsortium aus 10 Institutionen aus Belgien, Frankreich, Deutschland und der Schweiz Software und neuartige algorithmische Konzepte für die parallele Zeitintegration auf aktuellen und zukünftigen HPC-Architekturen entwickeln. Die Partner werden das Potenzial in drei unterschiedlichen und anspruchsvollen Anwendungsfeldern mit hoher gesellschaftlicher Bedeutung demonstrieren: Wetter und Klima, Medizin und Fusion. Um dies zu erreichen, vereint das inhärent interdisziplinäre TIME-X-Konsortium alle relevanten Akteure auf europäischer Ebene aus der numerischen Analysis und angewandten Mathematik, der Informatik und den ausgewählten Anwendungsdomänen in einer gemeinsamen strategischen Forschungsanstrengung. Das Projekt wird von der KU Leuven (Belgien) geleitet. Das Jülich Supercomputing Centre (JSC) wird hauptsächlich innerhalb der Arbeitspakete "HPC & Implementation" und "Impact Maximisation" arbeiten. JSC plant Schulungen und Tutorials sowie zusammen mit der Technischen Universität Hamburg-Harburg ein Promotionsprojekt über fehlertolerante, robuste Zeitintegratoren. Das Projekt startete am 1. April und hat eine Laufzeit von drei Jahren. (Weitere Informationen)

Zum vierten Mal in Folge stellten Studentinnen und Studenten der Universität Heidelberg ihre internationale Klasse im Bereich des Höchstleistungsrechnens unter Beweis. Angetreten als Team Heidelbears – einziger deutscher Vertreter im internationalen Studentencluster-Wettbewerb, der jährlich im Zuge der internationalen Supercomputing Conference (ISC) ausgetragen wird – boten die Heidelberger Studierenden eine solide Performance und erkämpften sich im sehr stark besetzten internationalen Teilnehmerfeld unter 12 Teams einen soliden 7. Rang. Zum Abschneiden der Heidelbears, die mit Aksel Alpay und Alexander Haller von zwei Mitarbeitern des Universitätsrechenzentrums (URZ) Heidelberg, Servicebereich Future IT - Research & Education (FIRE) auf den Wettbewerb vorbereitet worden waren, gratulierte nicht nur die GCS-Geschäftsführung sondern in einer Pressemeldung des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg auch Frau Ministerin Theresia Bauer. Als Sieger des Wettbewerbs – der pandemiebedingt in diesem Jahr erneut digital ausgetragen wurde - ging mit Team Diabolo von der Universität Tsinghua wie im Vorjahr eine Mannschaft aus China hervor. (Weitere Informationen)