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Supercomputer zur Klimaforschung in Hamburg Bull liefert Hochleistungsrechner für DKRZ

Autor / Redakteur: Martin Hensel / Ulrike Ostler

Das Deutsche Klimaforschungszentrum (DKRZ) wird in den kommenden zwei Jahren sein bestehendes Hochleistungsrechnersystem ablösen. Für die Nachfolgetechnik soll der Server- und Infrastrukturspezialist Bull sorgen. Ein entsprechender Vertrag über die Beschaffung der Kernkomponenten im Wert von rund 26 Millionen Euro wurde Anfang Mai unterzeichnet.

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Exakte Klimavorhersagen sind nur mit neuesten Hochleistungsrechnern möglich. Das Deutsche Klimaforschungszentrum setzt auf die Zusammenarbeit mit Bull.
Exakte Klimavorhersagen sind nur mit neuesten Hochleistungsrechnern möglich. Das Deutsche Klimaforschungszentrum setzt auf die Zusammenarbeit mit Bull.
(Dieter Both, Bull GmbH)

Klimaforschung ist aufwendig und benötigt enorme Rechenkapazitäten. Das DKRZ bringt deshalb gemeinsam mit Bull sein Hochleistungsrechnersystem auf den neuesten Stand. Dafür stehen insgesamt 41 Millionen Euro zur Verfügung.

Zwei Drittel davon stellt das Bundesministerium für Bildung und Forschung, ein weiteres Drittel stammt von der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren. Im ersten Schritt wird Bull Rechner und Plattenspeicher auf Basis seiner „Bullx-B700-DLC-Blades“ im Wert von 26 Millionen Euro liefern.

Herausforderung Klimawandel

Mittelpunkt des Projekts ist die Frage „Was hält das Klima für unsere Zukunft und für die der Erde bereit?“. Dazu sind detaillierte Simulationen notwendig, die das Klimasystem und dessen komplexe Entwicklung mit Hilfe von numerischen Modellen abbilden.

Big Data im Fokus

Die Wissenschaftler benötigen daher Zugang zu speziellen Hochleistungsrechnern und Hilfe bei deren effizienter Nutzung. Ein- und Ausgabe sowie Verarbeitung großer Datenmengen (Big Data) stehen dabei im Fokus.

Verbesserte Vorhersagen

„Nur durch stets an die neueste Technologie angepasste Hochleistungsrechner können verbesserte Klimavorhersagen getroffen werden. Mit dem Bull-Rechner erhoffen wir uns insbesondere bei der Vorhersage der Wolkenbildung ganz neue Erkenntnisse“, betont Professor.Jochem Marotzke, Direktor am Max-Planck-Institut für Meteorologie und Hauptnutzer unter den Gesellschaftereinrichtungen des DKRZ.

20 Mal mehr Rechenkapazität

Das neue Hochleistungssystem von Bull wird die maximale Rechenkapazität gegenüber dem bisherigen Rechner um den Faktor 20 und die Speicherkapazität um das Siebenfache auf 45 Petabyte steigern. Im Endausbau werden mehr als 60.000 Prozessorkerne verteilt auf 60 Racks zum Einsatz kommen. Wäre das System jetzt schon einsatzfähig, würde es zu den Top-5-Supercomputern in Deutschland zählen.

Mehr Leistung – weniger Energiebedarf

Trotz der beeindruckenden Leistungsdaten ist der Energiebedarf mit einem PUE-Wert („Power usage effectiveness“) von 1,2 vorbildlich. Dafür sind vor allem zwei Faktoren verantwortlich:

  • Bull stattet das System mit einer Warmwasserkühlung aus. Sie verbraucht deutlich weniger Strom als herkömmliche Kühllösungen, da sie die Wärme direkt von den Prozessoren und Hauptspeichermodulen abführt.
  • Zudem profitieren die Bullx-B700-Rechner von einer Kooperation mit der TU Dresden namens HDEEM („High Definition Energy Efficiency Monitoring“).

„Der Energieverbrauch und die damit verbundenen Kosten werden zunehmend zum limitierenden Faktor beim Hochleistungsrechnen. Ziel von HDEEM ist es deshalb, High-Performance-Computing-Algorithmen zu entwickeln, die zwar leistungsstark sind, aber weniger Energie verbrauchen“, erläutert Thomas Weselowski, Director Extreme Computing Germany von Bull.

Enge Zusammenarbeit mit den Hochschulen

Als Hardwarelieferanten und Partner von Bull sind unter anderem Intel mit „Haswell“- und „Broadwell“-CPUs, Xyratex mit Speichersystemen und Mellanox mit seiner Hochgeschwindigkeitsvernetzung an Bord. Zudem werden das DKRZ und Bull bei der Skalierungsverbesserung von Klimamodellen und der dazu notwendigen Algorithmen kooperieren.

„Die bei der Klimasimulation entstehenden riesigen Datenmengen sind nur in den Griff zu bekommen, wenn nicht nur die Hardware, sondern auch die Software effizient arbeitet“, erklärt Professor Thomas Ludwig, Geschäftsführer und Leiter der Forschungsgruppe beim DKRZ.

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