MExMeMo
Virtuelles skalenübergreifendes Design zur Teilchensimulation mittels modularem Supercomputing

Beschreibung

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 Dateiystem 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 es, ein Mehrskalenmodell für Herstellungsverfahren für weiche Materialien zu entwickeln. Dies ist eine große Herausforderung für Höchstleistungsrechner, da komplexe Prozesse auf weit auseinander liegenden Skalen gekoppelt sind und die zugehörigen Simulationstechniken sehr unterschiedliche Anforderungen an die Hardware stellen. Das neue innovative Mehrskalenmodell am Beispiel einer speziellen Polymermembran beinhaltet unterschiedliche Größen- und Zeitskalen, sodass flexible Rechnerarchitekturen realisiert werden können. Zusätzlich wird auf dem Konzept der Modularen Supercomputer-Architektur für das Exascale-Computing aufgebaut.

Innovationen und Perspektiven

Am Beispiel einer komplexen Teilchensimulation wird ein Mehrskalenmodell entwickelt, welches in Verbindung mit der modularen Architektur das Potenzial moderner Höchstleistungsrechner effizient nutzt. Dies ermöglicht eine deutliche Energieeinsparung bei innovativen Herstellungsverfahren für Materialien und Produkte.