Experten für schnelles Rechnen

Eine Experten-Gruppe für Höchstleistungsrechnungen im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching unterstützt seit kurzem die europäischen Fusions­forscher dabei, ihre Rechencodes für die Bearbeitung auf Supercomputern tauglich zu machen. Der zugehörige Rechner HPC-FF wird demnächst im Forschungszentrum Jülich zur Verfügung stehen. Ein zehnfach schnellerer Rechner soll ab 2012 in japanisch-europäischer Kooperation für das Internationale Fusionszentrum IFERC in Rokkasho beschafft werden.

Simulation beginnender Turbulenz in einem ringförmigen Plasma (Grafik: IPP)

Ziel der Forschung ist ein Kraftwerk, das ähnlich wie die Sonne aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie gewinnt. Der Brennstoff, ein Wasserstoff- Plasma, muss dazu stabil und gut wärmeisoliert in Magnetfeldern eingeschlossen und auf Temperaturen über 100 Millionen Grad aufgeheizt werden. Neben der Erkundung des komplexen Plasmaverhaltens im Experiment – nächster großer Schritt ist hier der internationale Fusionstestreaktor ITER (lat. „der Weg“) – hat die rechnerische Beschreibung der Plasmen hohe Leistungsfähigkeit erreicht. Langfristiges Ziel ist es, die Vorgänge im Plasma vollständig auf dem Rechner simulieren zu können.

Ihre hohe Rechengeschwindigkeit erreichen die modernen Superrechner – 100 Teraflop/s, also rund hundert Billionen Rechenschritte pro Sekunde, schafft HPC-FF in Jülich, gut das Zehnfache soll ab 2012 der japanisch-europäische Petaflop-Rechner bieten – indem sie zehntausende von Prozessoren gleichzeitig nutzen. Dafür sind die Rechencodes der Plasmatheoretiker jedoch nicht von vorneherein geeignet. Um die Computer richtig auszunutzen, müssen daher die Spezialisten in Garching die Programmierung mit raffinierten mathematischen Methoden genau auf die verteilte Rechenkapazität zuschneiden. IPP-Wissenschaftlerin Professor Sibylle Günter, die Vorsitzende des HPC-Rates: „Mit HPC-FF in Jülich und der Expertengruppe in Garching ist die europäische Fusionsforschung mit den nötigen Werkzeugen und Kenntnissen ausgestattet, um die ITER-Experimente effektiv vorzubereiten und auszuwerten. Und wir können jetzt an numerischen Modellen arbeiten, die zum Entwerfen eines Demonstrationskraftwerks gebraucht werden“.

Ziel ist es außerdem, die europäischen Fusionstheoretiker für die kommende Computer-Generation, die Petaflop-Rechner, fit zu machen: „Dazu müssen wir jetzt mit dem Training der Wissenschaftler und der Weiterentwicklung der Rechencodes beginnen.“

imi