7. HPC-Status-Konferenz der Gauß-Allianz
Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS), Stuttgart, 4. - 5. Dez. 2017

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Konferenz

4. - 5. Dezember 2017

HLRS, Stuttgart

Nobelstr. 19, 70569 Stuttgart

Anmeldung

Konferenzsystem des HLRS

Programm

Konferenzprogramm

Am 4. und 5. Dezember 2017 findet am Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) die 7. HPC-Status-Konferenz der Gauß-Allianz statt.

Die HPC-Status-Konferenz bietet Wissenschaftlern und Anwendern eine Plattform zum interdisziplinären Austausch zu aktuellen Forschungsaktivitäten und Fragestellungen im Bereich des Hoch- und Höchstleistungsrechnens in Deutschland (HPC). Eine Besonderheit dieser Veranstaltung liegt im themenübergreifenden Austausch der verschiedenen Disziplinen. Darüber hinaus fördert diese Veranstaltung die Netzwerkbildung der Communities sowie die Sichtbarkeit des deutschen Forschungsschwerpunkts im Bereich des HPC.

Dieses Jahr werden erstmalig in der Historie der HPC-Status-Konferenz aktuelle durch unterschiedliche Förderorganisationen (BMBF, DFG, BW Stiftung) und aus verschiedenen Disziplinen geförderte HPC-Projekte ihre Forschungsgebiete mit aktuellen Ergebnissen präsentieren und zur Diskussion stellen. Wir erwarten Präsentationen von Projekten in den Gebieten
  • Anwendungsorientierte HPC-Software für das Hoch- und Höchstleistungsrechnen in Wissenschaft und Wirtschaft unter anderem für die Software-Verifikation, die Simulation und Optimierung in der Energietechnik, Material- und Geowissenschaften
  • Grundlagenorientierten Forschung für HPC-Software, z. B. Task-basierte Programmieransätze, Metaprogrammierung, Compilerinfrastrukturen u. v. m.
  • Performance Engineering für wissenschaftliche Software
  • Grundlagenforschung für Simulationen unter anderem aus den Bereichen der Medizin, Material-, Strömungs- und Wasserwissenschaften
Die Einladung richtet sich an alle Nutzergruppen sowie Interessierte, die Hoch- und Höchstleistungsrechnen nutzen bzw. einsetzen wollen.

Registrierung

Die Konferenzgebühr beträgt 150 € (inkl. 19 % MwSt.). Diese wird vom lokalen Veranstalter zur Deckung der Unkosten im Rahmen der Ausrichtung der HPC-Status-Konferenz vereinnahmt und verantwortet. Die Gauß-Allianz hat im Zusammenhang mit dieser Veranstaltung keine Einnahmen und auch kein finanzielles Interesse.

Bitte melden Sie sich bis spätestens zum 27. November 2017 (extended deadline) hier im Konferenzsystem an.
 
 
Hotels
Im näheren Umfeld der Konferenz gibt es verschiedene Hotels. Bitte reservieren Sie diese selbstständig:

Relexa Hotel Stuttgart
Entfernung zum Veranstaltungsort: Mit Bus oder Auto ca. 10 Minuten

Römerhof Kulinarium
Entfernung zum Veranstaltungsort: ca. 10 Fußwegminuten
Einzelzimmer ab 73€

Arcona-Hotel
ca. 15 Minuten mit öffentlichen Verkehrsmitteln oder Auto

Weitere Informationen zu Unterkünften in der Umgebung finden Sie hier auf der Webseite des HLRS .

 
 
Programm
Registrierung: Montag, 4. Dezember 2017, 09:30 - 10:30 Uhr

Beginn: Montag, 4. Dezember 2017, 10:30 Uhr
Voraussichtliches Ende: Dienstag, 5. Dezember 2017, 16:00 Uhr

Das aktuelle Programm finden Sie hier.

(Hinweis: Aufgrund der Vielfalt der Projekte finden die Präsentationen der Projekte der Baden-Württemberg Stiftung sowie des DFG-Performance Engineerings in zwei parallelen Sessions am Montag Nachmittag statt.)


09:30
-10:30
Registrierung
Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart, HLRS@GCS
Nobelstr. 19, 70569 Stuttgart
10:30
-11:15
Eröffnung der 7. HPC-Status-Konferenz
Prof. Dr. Michael Resch
Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart, HLRS@GCS
Rühle Saal
11:15
-12:00
Testing the Unexpected: New Frontiers in Automotive Development
Dr. Alexander Thieß
13:00
-13:25
SeASiTe – Selbstadaption für zeitschrittbasierte Simulationstechniken auf heterogenen HPC-Systemen
Prof. Dr. Thomas Rauber
Lehrstuhl Angewandte Informatik II , Universität Bayreuth
Abstract
Das Forschungsprojekt SeASiTe (Selbstadaption für zeitschrittbasierte Simulationstechniken auf heterogenen HPC-Systemen) stellt sich der Aufgabe, eine systematische Untersuchung von Selbstadaption für zeitschrittbasierte Simulationstechniken auf heterogenen HPC-Systemen durchzuführen. Das Ziel ist der Entwurf und die Bereitstellung des Prototypen eines Werkzeugkastens, mit dessen Hilfe Programmierer ihre Anwendungen mit effizienten Selbstadaptionstechniken ausstatten können. Der Ansatz beinhaltet die Selbstadaption sowohl hinsichtlich relevanter System- und Programmparameter als auch möglicher Programmtransformationen. Die Optimierung der Programmausführung für mehrere nicht-funktionale Ziele (z.B. Laufzeit oder Energieverbrauch) soll auf einer Performance-Modellierung zur Eingrenzung des Suchraums effizienter Programmvarianten aufbauen. Anwendungsunabhängige Methoden und Strategien zur Selbstadaption sollen in einem Autotuning-Navigator gekapselt werden.
13:25
-13:50
Toward space-time parallel simulations of phase-field models
Dr. Robert Speck
Juelich Supercomputing Centre, FZ Juelich, JSC@GCS
parallel-in-time integration, multigrid, phase-field models, brittle-fracture
Abstract
Phase-field models are an important class of mathematical techniques for the description of a multitude of industry-relevant physical and technical processes. The price for the broad applicability and mathematical elegance of this approach is the significant computing cost required for the simulation of phase-field equations at large scales. The significant complexity of the simulation demand the use of modern HPC architectures as well as novel parallelization techniques. In this talk, we will discuss the HPC aspects of the BMBF project “ParaPhase”, focussing on the parallelization strategies for spatial and temporal dimensions. Using multigrid techniques in both space and time, the consortium aims at providing efficient, flexible and high-order solvers for phase-field models. We will show first results for fracture propagation problems and discuss potential extensions and challenges.
13:50
-14:15
Statusbericht des WAVE-Projekts
Dr. Thomas Soddemann, Prof. Dr. Thomas Bohlen, Prof. Dr. Henning Meyerhenke
Rühle Saal
Abstract
Die Vorhersage der Ausbreitung von Wellen spielt in einer Vielzahl von Anwendungen eine wesentliche Rolle, ohne die die Zukunft in einer technologisch-wissenschaftlich orientierten Welt nicht vorstellbar wäre. Das Projekt WAVE entwickelt eine Toolbox mit Implementationen von FD-Verfahren. Im aktuellen Bericht wird der Fokus auf der Weiterentwicklung des quelloffenen Frameworks LAMA in diesem Zusammenhang liegen.
14:35
-15:00
Uncertainty Quantification for Computational Aeroacoustics (Parallel Session: BW-Stift. I)
Dr. Andrea Beck
Abstract
The direct numerical computation of acoustic noise (DNC) generated by fluid flows offers a number of advantages compared to a hybrid approach, in which both fields are solved independently. In DNC, hydrodynamics and acoustics are solved in a coupled manner which allows the detection and numerical representation of intricate interactions between both fields, e.g. feedback loops which generate tonal noise. However, this approach intrinsically requires the resolution of the disparate length and time-scales of non-linear turbulent production and the acoustic propagation, making DNC a challenging example of a multiscale problem. High order Discontinuous Galerkin (DG) methods have gained significant attention as baseline schemes for these types of problems. An open-source framework based on a computationally efficient variant of the DG method has been developed by the Numerics Research group and has been successfully applied to DNS and LES of turbulent flows. In particular, this framework has proven its capabilities for DNC in predicting sensitive acoustic feedback loops in complex geometries. However, due to the strong non-linear processes involved, the occurrence of acoustic feedback phenomena are highly sensitive to turbulence, geometry details and the quality of the numerical scheme and its generation is still an active field of research. Therefore, the aim of this project is to develop an uncertainty quantification (UQ) framework based on the existing deterministic flow solver to examine the influence of uncertain factors on sensitive acoustic phenomena. The focus of this talk will be on our research efforts into non-intrusive methods, which will be accompanied by an approach based on intrusive methods in later stages of the project. We will discuss briefly a variant of the Monte Carlo (MC) method and a spectral projection (NISP) approach. In the MC approach, the stochastic quantities are evaluated on nested levels of spatial discretization, and the combination across these levels is used to achieve a more efficient overall method. In the NISP approach, the quantity of interest is approximated by a polynomial chaos expansion, in which the approximation coefficients are evaluated by (discrete) projection. We will discuss the coupling of both methods to the DG framework and show first applications to a 2D open cavity flow problem in which an acoustic feedback mechanism evolves. In our investigations, we will introduce uncertainties into the geometric configuration (cavity aspect ratio) and flow parameters. At the conference, we will discuss the sensitivity of the hydrodynamics and pressure spectra with respect to these uncertain inputs.
15:00
-15:25
DiHu: Towards realistic HPC models of the neuromuscular system (Parallel Session: BW-Stift. I)
Prof. Dr. Dominik Göddeke
Abstract
Within the "Digital Human" project we want to contribute to the grand vision of a virtual physiological human model, by developing a realistic model of the neuromuscular system. Due to the high complexity of the neuromuscular system, detailed multiscale computational models are indispensable, e.g. representing the chemo-electro-mechanical behaviour of the system or the global mechanics.

To make progress towards a close-to-realistic model of the neuromuscular system we aim at a holistic revision of the physical, numerical and computational models at all scales. We adapt solution strategies of the discretized models to increase the discretization order and thus, reduce the computational effort. Additionally, we realised parallelization improvements and performed scalability measurements to examine the main bottlenecks.

The work is carried out using OpenCMISS, a code framework for developing computational modelling and visualisation software, particularly targeting bioengineering.
15:25
-15:50
Microorganisms and turbulence: high-performance computing in water quality prediction (Parallel Session: BW-Stift. I)
Michael Stumpf
Institut für Hydromechanik , Karlsruher Institut für Technologie
Abstract
The quality of surface water typically depends upon a complex interplay between physical, chemical and biological factors which are far from being completely understood today. Nevertheless, ensuring an acceptable water quality is a crucial requirement in many environmentally-relevant processes. As a consequence, there still exist large uncertainties related to quality predictions based on state-of-the-art mathematical models of surface water bodies. One of the major shortcomings of the common approaches is their strong simplification with respect to turbulent transport phenomena (often treated with a statistical model and empirically-fitted coefficients) as well as to the multiphase nature of the surface water system. Within the project "microorganisms and turbulence", we are aiming to provide detailed numerical data on the spreading of microorganisms in streaming water bodies, which will later be used to improve simpler models for water quality prediction. Therefore, we conduct several direct numerical simulations (DNS) of turbulent open-channel flow, which are coupled with other physical and microbiological processes. This includes the transport and population dynamics of dissolved and deposited bacteria [1], the transport of nutrients and dissolved gases [2], fully-coupled interactions of finite-size particles with the flow [3], as well as inter-particulate collisions [4]. Since all relevant scales are resolved, we are able to shed light on phenomena which are not readily accessible in simpler models, or even experiments, of classical water science, such as the effect of spatio-temporal heterogeneities on the inactivation of bacteria. In this talk, the modeling methods applied and their computational difficulties will be presented and the role of high-performance computing in such a multidisciplinary will be evaluated. Visualizations of some results of such DNS will be shown and discussed with regard to their implication on the fate of microorganisms. [1] M. T. Auer and S. L. Niehaus, “Modeling fecal coliform bacteria—I. Field and laboratory determination of loss kinetics,” Water Research, vol. 27, no. 4, pp. 693–701, Apr. 1993. [2] B. Kubrak, H. Herlina, F. Greve, and J. G. Wissink, “Low-diffusivity scalar transport using a WENO scheme and dual meshing,” Journal of Computational Physics, vol. 240, pp. 158–173, May 2013. [3] M. Uhlmann, “An immersed boundary method with direct forcing for the simulation of particulate flows,” Journal of Computational Physics, vol. 209, no. 2, pp. 448–476, 2005. [4] A. G. Kidanemariam and M. Uhlmann, “Interface-resolved direct numerical simulation of the erosion of a sediment bed sheared by laminar channel flow,” International Journal of Multiphase Flow, vol. 67, pp. 174–188, 2014.
14:35
-15:00
Alexandru Calotoiu
Fachbereich Informatik , TU Darmstadt
Aquarium
Abstract
Our project expands the scope of and merges existing structures for basic HPC programming and tuning support service at Technische Universität Darmstadt, Goethe-Universität Frankfurt, Johannes-Gutenberg-Universität Mainz, and Technische Universität Kaiserslautern. Together, these four sites provide not only a rich pool of challenging HPC applications emerging from first-class science, but also researchers dedicated to the advancement of HPC itself we can capitalize on. Thus, we want to deepen HPC service in areas where scientific expertise at these universities coincides with critical user needs, pushing expertise on GPU performance engineering, model-based scalability analysis, and algorithmic stability and reproducibility into performance engineering practices. The issue of GPU and vectorization performance is crucial, as it is relevant for many HPC architectures. Performance modeling is critical to identify potential performance bottlenecks before resources are expended unnecessarily, an issue that is essential for scaling applications, and, in particular, the efficient transition between tier-3, tier-2, and tier-1 computing centers. Lastly, algorithmic stability and reproducibility are becoming more and more important with respect to the credibility of HPC simulations. In this fashion, we are creating a service organization that offers organizational and operational synergies for HPC users in our two states, exploiting the close spatial proximity of the sites involved. In addition, we are providing a model for merging basic on-site HPC support in a distributed organization with priority support for topics of relevance.
15:00
-15:25
ProPE - Eine prozess-orientierte Performance-Engineering Infrastruktur für wissenschaftliches Rechnen an deutschen HPC-Rechenzentren (Parallel Session: DFG-PE I)
Dr. Jan Eitzinger
RRZE, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Abstract
Die Anschaffung und der Betrieb großer HPC Systeme ist kostspielig, daher ist die effiziente Nutzung dieser wichtigen Forschungsinfrastruktur von großer Bedeutung. Diese Aufgabe wird erschwert durch die Komplexität der Systeme und Ihrer Software-Umgebung. Speziell an akademischen Rechenzentren gibt es ein weites Spektrum an Applikationen mit teilweise sehr unterschiedlichen Hardwareanforderungen. Gerade kleine bis mittlere HPC-Zentren haben nur sehr beschränkte Ressourcen für den Support und die Optimierung von Applikationen. Für diese Zentren ist eine effiziente Nutzung der Systeme nur schwer sicherzustellen. Das DFG-Projekt ProPE versucht Komponenten für eine zentrenübergreifende Performance-Engineering (PE) Infrastruktur zu erarbeiten. Dies umfasst einen Prozess zur systematischen Behandlung von PE Fällen und, falls notwendig, deren Delegation innerhalb eines Zusammenschlusses von HPC-Zentren. Des Weiteren beinhaltet es job-spezifisches Performance Monitoring zur Unterstützung der Mitarbeiter um Jobs mit hohem Optimierungspotenzial zu erkennen. Neben einer kurzen Übersicht über das ProPE-Projekt, liegt der Fokus des Vortrags auf Prozess- und Werkzeugaspekten.
15:25
-15:50
Services for Experienced and Starting HPC Tier 3 Users (SES-HPC) (Parallel Session: DFG-PE I)
Jan Steiner
Abstract
While support and training is widely availabl