Motivation
High-Performance Computing (HPC) gehört heute in vielen wissenschaftlichen Disziplinen zu den grundlegenden Forschungsmethoden. Höchstleistungsrechner erreichen seit diesem Jahr die Exa-flop-Leistungsklasse (mindestens 1018 Operationen pro Sekunde). Damit Anwendungen die Leistung von Exascale-Systemen effizient ausnutzen können, muss die Skalierbarkeit auf sehr großen und heterogenen Systemen verbessert werden. Eine Vielzahl von Komponenten sind für moderne Höchstleistungsrechner notwendig: vom Prozessor über Datenspeicher und Dateisystem bis zu Software und Algorithmen. Für alle diese Komponenten sind auch neue Technologien und Anpassungen an bestimmte Anwendungen und Schnittstellen notwendig.Ziele und Vorgehen
Ziel des Vorhabens ist die Übertragung moderner Methoden zur Simulation komplexer Biomoleküle auf die Anforderungen und Möglichkeiten zukünftiger Exascale-Rechner. Dazu soll eine zunehmend an Bedeutung gewinnende Methode zur schnellen Abschätzung elektrischer Potenziale durch Multipolnäherungen (fast multipole method – FMM) erweitert und verbessert, sowie die Rechenzeit verringert werden. Dies wird durch eine effiziente Unterstützung der ARM-Mikroarchitektur und eine massive Skalierbarkeit der Multi-Knoten-Kommunikation unterstützt. Die Projektergebnisse werden als modulare Software-Bibliotheken in eine quelloffene und breit genutzte Simulationsumgebung aufgenommen und offen zur Verfügung gestellt. Innovationen und Perspektiven
Molekülsimulationen sind grundlegend für unser Verständnis von biologischen Abläufen und wichtiger Bestandteil der medizinischen Forschung. Sie tragen beispielsweise zum Verständnis von Krankheiten bei oder helfen bei der Entwicklung neuer Medikamente. Die neuen energieeffizienten Simulationsmethoden erweitern die Möglichkeiten neuartiger Exascale-Systeme und das Anwendungsspektrum erheblich.
