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 Entwicklung neuer skalierbarer Rechenmethoden zur verbesserten Simulation von Partikeln für die Materialentwicklung. Durch Einbeziehung der sogenannten Dreikörperwechselwirkungen kann die Qualität von Simulationen wesentlich verbessert werden. Jedoch ist dies mit einem viel höheren Rechenaufwand verbunden. Daher werden im Vorhaben insbesondere Fragestellungen der effizienten automatisierten Verteilung der Berechnungen auf heterogenen Hardwareplattformen erforscht, um den Rechenaufwand deutlich zu senken. Basis ist eine bestehende Simulationssoftware. Die Relevanz der neuen Methoden soll exemplarisch in Anwendungen der chemischen Industrie demonstriert werden. Innovationen und Perspektiven
Durch die innovative Nutzung adaptiver Gitter wird das Vorhaben effiziente Simulationen auf hochmodernen heterogenen Rechensystemen der Exascale-Klasse ermöglichen. Die Lösungszeit (time to solution) soll im Vorhaben stark reduziert werden, was zu einer höheren Praktikabilität führt. Dadurch können die Klima- und Erdsystemsimulationen auch für industrielle Zwecke künftig noch genauer, schneller und energiesparsamer berechnet werden.
