Hochleistungsrechner
Final Report Abstract
Mit dem in diesem Projekt geförderten Hochleistungsrechner LOEWE-CSC werden zwei Ziele verfolgt: (i) der Hochleistungsrechner als Forschungsobjekt und natürlich (ii) LOEWE-CSC als 'general purpose' Rechner für anspruchsvolle Anwendungen aus allen Bereichen der Naturwissenschaften. Das erste Ziel beinhaltet die Optimierung der Hardware im Hinblick auf Kosteneffizienz. Bei Inbetriebnahme (2010) war LOEWE-CSC einer der Energie effizientesten Großcomputer Europas. Mit einer Rechenleistung von 299 Tflop/s und einer Energie Effizienz von 740 Mflop/s pro Watt belegte LOEWE-CSC Platz 22 in der Top500 Liste der schnellsten und Platz 8 in der Green500 Liste der Energie effizientesten Rechner der Welt. Dafür wurde LOEWE-CSC im Jahr 2011 mit dem GreenIT Best Practice Award der Bundesregierung in der Kategorie Visionäre Gesamtkonzepte ausgezeichnet. Im Jahr 2012 gehörte LOEWE-CSC zu den Preisträgern im Wettbewerb 365 Orte im Land der Ideen. Darüber hinaus erreichte er Platz 3 der Datacenter Dynamics Awards im Dezember 2011 in der Kategorie Green-IT. Inzwischen ist der Rechner zum Prototyp für erfolgreiche Folgeprojekte geworden: z.B. der Rechner L-CSC belegt im November 2014 Platz 1 der Green500 Liste. LOEWE-CSC als Forschungsinfrastruktur ist seit Januar 2011 in Betrieb und wird von mehr als 300 Wissenschaftlern aus 40 Arbeitsgruppen Hessen weit im Rahmen des hessischen Rechnerverbundes als Landeshochleistungsrechner genutzt. Ca. 400 begutachtete Zeitschriftenartikel, deren Ergebnisse mit Hilfe des Hochleistungsrechners erarbeitet wurden, sind im Berichtszeitraum Januar 2011 bis Dezember 2013 veröffentlicht worden. Zu den überregional aktiven Forschungsverbünden, die am LOEWE-CSC arbeiten, gehören vier LOEWE-Zentren (LOEWE: hessische Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlichökonomischer Exzellenz); Helmholtz International Center for FAIR: Untersuchung der Physik der elementaren Materie insbesondere im Zusammenhang mit der entstehenden Großforschungseinrichtung FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) http://hicforfair.de/; Biodiversität und Klima – Forschungszentrum: Forschung auf dem Gebiet der Interaktionen zwischen organismischer Biodiversität und Klima insbesondere auch unter dem Aspekt des rasch fortschreitenden Klimawandels http://www.bik-f.de/; Synmikro: LOEWE-Zentrum für synthetische Mikrobiologie http://www.synmikro.com; LOEWE-Schwerpunkt RITSAT: Raumfahrt Ionentriebwerke – Plasma physikalische Grundlagen und künftige Technologien; sowie Cluster of Excellence Makromolekulare Komplexe (CEF-MC) http://www.cef-mc.de; Transregio SFB Condensed Matter Systems with Variable Many-Body Interactions http://www.tr49.de/; Bernsteinfokus Neurotechnologie http://www.bfnt-frankfurt.de/. Seit seiner Inbetriebnahme ist LOEWE-CSC bei einer jährlichen Verfügbarkeit von 95% zu mehr als 80% ausgelastet. Die Anforderungen an den Rechner sind dabei sehr unterschiedlich. Programmlaufzeiten von wenigen Minuten bis hin zu einigen Wochen erfordern einen sehr stabilen Rechenbetrieb. Tausende von single-processor-jobs und hoch parallele Anwendungen mit vielen tausend CPU-Kernen müssen zur gleichen Zeit effizient ausgeführt werden. Dies lässt sich nur durch die flexible Rechnerarchitektur und eine konsequente Optimierung des Betriebs erreichen. Einige Schlüsselanwendungen wurden völlig neu programmiert, um insbesondere die hohe Rechenleistung der Grafikprozessoren auszunutzen. Das erforderte eine intensive Zusammenarbeit zwischen Fachwissenschaftlern und Informatikern. So hat sich um LOEWE-CSC eine Fach übergreifende Forschungsinfrastruktur entwickelt, die in Zukunft konsequent ausgebaut werden soll.
Publications
- A DFT-D study of structural and energetic properties of TiO2 modifications J. Phys. Condens. Matter, 424206 (2012)
J. Moellmann, S. Ehrlich, R. Tonner, S. Grimme
(See online at https://doi.org/10.1088/0953-8984/24/42/424206) - Understanding the regioselectivity in Scholl reactions for the synthesis of oligoarenes. Chem. Commun., 377 (2012)
M. Danz, R. Tonner, G. Hilt
(See online at https://dx.doi.org/10.1039/C1CC15980A) - Vibrational Davydov Splittings and Collective Mode Polarizations in Oriented Organic Semiconductor Crystals. J. Phys. Chem. C, 14491 (2012)
T. Breuer, M. A. Celik, P. Jakob, R. Tonner, G. Witte
(See online at https://doi.org/10.1021/jp304080g) - Constraint damping of the conformal and covariant formulation of the Z4 system in simulations of binary neutron stars. Phys Rev D 88 064049 (2013)
Daniela Alic, Wolfgang Kastaun, Luciano Rezzolla
(See online at https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.88.064049) - Electric conductivity of hot QCD matter. Phys.Rev.Lett. 110, 182301 (2013)
W. Cassing, O. Linnyk, T. Steinert, V. Ozvenchuk
(See online at https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.110.182301) - Implementation of a simplified approach to radiative transfer in general relativity. Phys Rev D 88 064009 (2013)
Filippo Galeazzi, Wolfgang Kastaun, Luciano Rezzolla, José A. Font
(See online at https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.88.064009) - Magnetorotational instability in relativistic hypermassive neutron stars. Phys Rev D 87, 121302(R) (2013)
Daniel M. Siegel, Riccardo Ciolfi, Abraham I. Harte, Luciano Rezzolla
(See online at https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.87.121302) - Photon elliptic flow in relativistic heavy-ion collisions: hadronic versus partonic sources. Phys.Rev. C88, 034904 (2013)
O. Linnyk, V.P. Konchakovski, W. Cassing, E.L. Bratkovskaya
(See online at https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevC.88.034904) - Shear and bulk viscosities of strongly-interacting 'infinite' parton-hadron matter within the Parton-Hadron-String (PHSD) transport approach. Phys. Rev. C 87, 064903 (2013)
V. Ozvenchuk, O. Linnyk, M.I. Gorenstein, E.L. Bratkovskaya, W. Cassing
(See online at https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevC.87.064903) - Strongly Intensive Measures for Multiplicity Fluctuations. J.Phys. G40, 045109 (2013)
V.V. Begun, V.P. Konchakovski, M.I. Gorenstein, E. Bratkovskay
(See online at https://dx.doi.org/10.1088/0954-3899/40/4/045109)
