IBM startet mit europäischen Universitäten und Forschungszentren Wissenschaftsprojekt für…

Stuttgart

Unterstützung komplexester Berechnungen in der Quantenphysik

Böblingen, 29. Mai 2008 – Ein Konsortium aus Universitäten, Forschungszentren und dem deutschen IBM Forschungs- und Entwicklungszentrum in Böblingen erarbeiten im Rahmen eines staatlich geförderten Forschungsprojekts bis Mitte 2009 den Prototyp eines Forschungsrechners für die Simulation fundamentaler Naturkräfte in der Elementarphysik. Die für das Projekt entwickelten Technologiekonzepte können richtungsweisend für Hochleistungsrechner in einigen Jahren sein.

Ein Konsortium aus sechs deutschen und italienischen Universitäten (siehe letzter Absatz dieser Meldung) sowie Forschungszentren wird gemeinsam mit dem deutschen IBM Forschungs- und Entwicklungszentrum in Böblingen im Rahmen eines Sonderforschungsbereichs der Deutschen Forschungsgesellschaft (DFG) bis Mitte 2009 auf Basis neuer Technologiekonzepte den Prototyp eines Forschungsrechners für die Simulation fundamentaler Naturkräfte in der Elementarphysik. entwickeln.

Das so genannte QPACE (QCD Parallel Computing on the Cell) soll für Simulationen im Forschungsbereich der Quantenchromodynamik (QCD), einem Teilgebiet der Elementarphysik, eingesetzt werden. QCD beschreibt beispielsweise, wie ein Proton aus Quarks und Gluonen aufgebaut ist. Die Arbeiten auf diesem Gebiet helfen dabei, den Ursprung und die Kräfte des Universums besser zu verstehen.

Aufwendige und kostenintensive Forschungen werden in den nächsten Jahrzehnten beispielsweise am europäischen Forschungszentrum FAIR bei Darmstadt und am LHC, dem weltweit größten Teilchenbeschleuniger am CERN stattfinden, dem europäischen Hauptstandort für Elementarteilchenforschung in Genf. (www.gsi.de, www.cern.ch).

Professor Andreas Schäfer von der Universität Regensburg und Sprecher des Sonderforschungsbereichs: “Ohne hoch entwickelte Computer-Simulationen ließen sich in der Teilchenphysik viele moderne experimentelle Ergebnisse überhaupt nicht interpretieren. Die Experimente am FAIR und LHC werden zu den komplexesten gehören, die die Menschheit jemals durchgeführt hat. Dementsprechend hohe Standards werden von der numerischen Simulation der grundlegenden teilchenphysikalischen Prozesse gefordert.“

Herbert Kircher, Geschäftsführer des deutschen IBM Entwicklungszentrums: „IBM ist seit Jahren Marktführer bei Hochleistungsrechnern der IBM Blue Gene-Baureihe und anderen Architekturen. Mit unserer Teilnahme am QPACE-Projekt haben wir die Möglichkeit, einen Ansatz aus dem akademischen Umfeld mitzugestalten, von den Ergebnissen der gemeinsamen Forschungsarbeit zu lernen und die Resultate in einigen Jahren für zukünftige Supercomputer-Generationen zu nutzen.“

Das neuartige Konzept des QPACE besteht aus einem Netzwerk von programmierbaren Bauteilen, so genannter Field Programmable Gate Arrays (FPGA), die Prozessoren zu einem leistungsstarken, skalierbaren Forschungsrechner verbinden. Damit könnte es in Zukunft möglich sein, daß die effektive Rechenleistung mit der Anzahl der im Netzwerk eingesetzten Prozessoren besser als in der Vergangenheit genutzt werden kann.

„Im Rahmen des Projekts werden wir darüber hinaus auch die Themen Energieeffizienz und Kosten bei Hochleistungsrechnern angehen. Dazu bringen wir eine innovative Systemarchitektur, Innovationen im Bereich der Prozessoroptimierung und der Systemkühlung in das Projekt ein,“ erklärt Gottfried Goldrian, IBM Distinguished Engineer und Chefentwickler des Projekts von Seiten des Unternehmens.

Zudem ermöglicht die Verwendung der programmierbaren Logikchips nicht nur eine schnelle und flexible Anpassung des QPACE an weiterentwickelte oder neuartige Prozessoren in der Zukunft, sondern auch die Nutzung der Rechenleistung für andere wissenschaftliche Anwendungsgebiete.

Herzstück jedes Netzwerkknotens von QPACE ist der IBM PowerXCell 8i- Prozessor, eine Weiterentwicklung des Cell/B.E.-Prozessors, der ursprünglich von Sony, Toshiba und IBM für die Sony Playstation 3 entwickelt wurde. Der Chip mit seinen neun Prozessorkernen zeichnet sich dadurch aus, daß er eine sehr große Zahl von Berechnungen parallel und in hoher Geschwindigkeit durchführen kann.

Der Prototyp von QPACE soll eine maximale Leistung von bis zu 200 TFlops erreichen. Das entspricht 200 Billionen (200.000.000.000.000) Rechenoperationen pro Sekunde. Aufgrund der Skalierbarkeit des Netzwerks ist es theoretisch möglich, seine Leistung in den PetaFlop-Bereich (eine Billiarde Operationen pro Sekunde) zu steigern.

„Supercomputing ist eine wichtige Basis für zukünftige Innovationen in Wissenschaft und Wirtschaft. Die Möglichkeiten, komplexe Zusammenhänge mit Hilfe von Informationstechnologie zu simulieren, daraus die richtigen Schlüsse zu ziehen und die Ergebnisse zur Stärkung des Wissenschafts- und Wirtschaftsstandorts Deutschland zu nutzen, muß das Ziel aller Aktivitäten in diesem Zusammenhang sein“, betont Herbert Kircher.

Die Kosten des Prototyps von etwa drei Millionen Euro werden von der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie den Bundesländern Bayern und Nordrhein-Westfalen getragen. Die Entwicklungskosten teilen sich das Konsortium und IBM. Das Kernteam besteht aus etwa 20 Forschern und Entwicklern. Die Leitung des QPACE-Projekts liegt bei Professor Tilo Wettig von der Universität Regensburg.

Das deutsche IBM Forschungs- und Entwicklungszentrum arbeitet bereits seit Jahren eng mit einer Reihe von wissenschaftlichen Instituten im Bereich Cell/B.E-Anwendungen und High Performance Computing zusammen. Dazu gehören beispielsweise das Forschungszentrum Jülich, das Fraunhofer Institut in Kaiserslautern oder das Barcelona Supercomputer Center.

Die Mitglieder des Konsortiums sind die Universitäten Regensburg und Wuppertal, die gemeinsam den Sonderforschungsbereich tragen, die Forschungszentren Jülich und DESY sowie die italienischen Universitäten Mailand-Bicocca und Ferrara.

Weitere Informationen zu IBM finden Sie unter: http://www.ibm.com

Über das IBM Entwicklungs- und Forschungszentrum Böblingen
Die IBM Deutschland Entwicklung GmbH in Böblingen ist eines der größten Technologiezentren der IBM weltweit. Seit seiner Gründung 1953 entstehen südlich von Stuttgart Soft- und Hardwaretechnologien für den Weltmarkt. Heute entwickeln im globalen Verbund mit anderen Entwicklungs- und Forschungszentren der IBM rund 1.800 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter vor Ort sowie weitere Experten in Walldorf und Mainz in mehr als 40 strategischen Projekten Mikroprozessoren, Großrechner und Unternehmenssoftware.

Das Entwicklungszentrum pflegt zahlreiche Kooperationen mit in- und ausländischen Hochschulen und Instituten.

Weitere Informationen zur IBM Deutschland Entwicklung GmbH finden Sie unter: http://www.ibm.com/de/entwicklung/

Weitere Details zum Thema IBM und Supercomputing finden Sie in englischer Sprache unter: http://www-03.ibm.com/systems/deepcomputing/top500.html

Weitere Informationen für Journalisten:
IBM Entwicklung Forschung
Michael Kieß
Leiter Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
IBM Deutschland Entwicklung Forschung
Tel: 07031-16-4051
Mobil: 0171-49 21 178
Email: michael_kiess@de.ibm.com

Für das Konsortium
Prof. Dr. Andreas Schäfer
Institut für Theoretische Physik
Universität Regensburg
Tel.: (49) – 941 – 943 – 2007
andreas.schaefer@physik.uni-r.de