Stuttgart, 19. Dezember 2023 — Die Universität Stuttgart und Hewlett Packard Enterprise (HPE) haben heute die Installation von zwei neuen Supercomputern am Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) angekündigt.
Im ersten Schritt wird im Jahr 2025 ein Übergangssupercomputer namens Hunter in Betrieb genommen. Im Jahr 2027 folgt dann Herder, ein Exascale-System, das die deutschen Kapazitäten im Bereich des Höchstleistungsrechnens (HPC) erheblich erweitern wird. Hunter und Herder werden Infrastrukturen für Simulationen, künstliche Intelligenz (KI) und Höchstleistungsdatenanalyse bieten und Spitzenforschung in der rechnergestützten Ingenieurwissenschaft und angewandten Wissenschaft ermöglichen.
Die Gesamtkosten für Hunter und Herder belaufen sich auf 115 Millionen Euro. Die Finanzierung erfolgt über das Gauss Centre for Supercomputing (GCS), den Zusammenschluss der drei Bundeshöchstleistungsrechenzentren Deutschlands. Die Hälfte dieser Mittel wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und die andere Hälfte vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst des Landes Baden-Württemberg bereitgestellt.
Von Hunter zu Herder: ein zweistufiger Weg zu Exascale
Hunter wird den derzeitigen Flaggschiff-Supercomputer des HLRS, Hawk, ersetzen. Es ist als Übergangssystem zu Herder konzipiert, um die Nutzergemeinschaft des HLRS zur Programmierung der massiv parallelen, GPU-beschleunigten Architektur des Exascale-Rechners vorzubereiten.
Hunter wird auf dem Supercomputer HPE Cray EX4000 basieren. Die Plattform ist für Exascale-Leistung ausgelegt und unterstützt groß angelegte Workloads für Modellierung, Simulation, KI und Höchstleistungsdatenanalyse. Jeder der 136 HPE Cray EX4000-Knoten wird mit vier HPE Slingshot Interconnects ausgestattet sein. Hunter wird auch die nächste Generation von Cray ClusterStor nutzen, ein Speichersystem, das speziell für die anspruchsvollen Input/Output-Anforderungen von Supercomputern entwickelt wurde. Darüber hinaus wird Hunter eine HPE Cray Programmierumgebungverwenden, die Programmierer:innen ein umfassendes Set von Tools für die Entwicklung, Portierung, Fehlersuche und Optimierung von Anwendungen bietet.
Hunter wird die Spitzenleistung des HLRS auf 39 PetaFLOPS (39*1015 Gleitkommaoperationen pro Sekunde) erhöhen – eine enorme Steigerung der aktuellen Spitzenleistung von Hawk (26 PetaFLOPS). Bei diesem neuen System liegt der Schwerpunkt nicht mehr wie bei Hawk auf CPU-Prozessoren, sondern auf energieeffizienteren GPU-Beschleunigern.
Hunter wird auf der AMD Instinct™ MI300A APU (Accelerated Processing Unit) basieren, die CPUs und Beschleuniger sowie Speicher mit hoher Bandbreite in einem einzigen Paket vereint. Durch die Verringerung des physischen Abstands zwischen den verschiedenen Prozessortypen und die Schaffung eines einheitlichen Speichers ermöglicht die APU eine schnelle Datenübertragungsgeschwindigkeit, beeindruckende Leistung, einfache Programmierbarkeit und sehr gute Energieeffizienz. Der Energiebedarf für den Betrieb von Hunter wird auch im Vergleich zu Hawk bei Spitzenleistung etwa 80 Prozent niedriger liegen.
Der Exascale-Supercomputer Herder wird in der Lage sein, Geschwindigkeiten in der Größenordnung von einer Quintillion (1018) Gleitkommaoperationen pro Sekunde zu erreichen – ein gewaltiger Leistungssprung, der den Nutzer:innen der Rechnerinfrastruktur am HLRS einige neue Anwendungsfelder eröffnen wird. Die endgültige Konfiguration des auf beschleunigten Chips basierenden Rechners wird bis Ende 2025 festgelegt werden.
Aufgrund des Schwerpunkts auf der Kombination aus CPUs und GPUs in den Systemen Hunter und Herder wird die derzeitige Nutzergemeinschaft des HLRS bestehende Codes anpassen müssen, damit sie effizient auf der neuen Technologie laufen können. Daher wird HPE auch mit dem HLRS zusammenarbeiten, um Nutzer:innen des HLRS bei notwendigen Softwareverbesserungen zu helfen.
Unterstützung von Spitzenforschung in Stuttgart und darüber hinaus
Der Sprung des HLRS zu Exascale ist Teil der nationalen Strategie des Gauss Centre for Supercomputing zur Weiterentwicklung der drei GCS-Zentren: Der nächste Supercomputer am Jülich Supercomputing Centre, JUPITER, wird auf maximale Leistung ausgelegt und wird im Jahr 2025 das erste Exascale-System in Europa sein. Das Leibniz-Rechenzentrum plant ein System für den breiten Einsatz im Jahr 2026. Der Schwerpunkt der Supercomputer Hunter und Herder des HLRS liegt auf Ingenieurwissenschaften und industriellen Anwendungen. Gemeinsam sollen diese Systeme sicherstellen, dass das GCS optimierte Ressourcen der höchsten Leistungsklasse für das gesamte Spektrum der Spitzencomputerforschung in Deutschland bereitstellt.
Hunter und Herder werden einige Forschungsanwendungen in den Ingenieur- und angewandten Wissenschaften unterstützen: Sie werden beispielsweise die Entwicklung von Fahrzeugen mit geringerem Kraftstoffverbrauch, produktiveren Windturbinen, neuen Materialien für die Elektronik und vieles mehr ermöglichen. Mithilfe der KI-Fähigkeiten lassen sich neue Lösungen für die Fertigung finden und innovative Ansätze entwickeln, um groß angelegte Simulationen schneller und energieeffizienter zu gestalten. Darüber hinaus werden die Systeme die Forschung zur Bewältigung globaler Herausforderungen wie des Klimawandels unterstützen und Ressourcen für Datenanalysen bereitstellen, die Behörden bei der Vorbereitung auf Krisensituationen helfen könnten. Hunter und Herder werden auch der baden-württembergischen Hightech-Ingenieurslandschaft zur Verfügung stehen, u.a. kleinen und mittelständischen Unternehmen, die das Rückgrat der regionalen Wirtschaft bilden.
Weiterführende Informationen
https://www.hpe.com