Neuer Supercomputer 'HoreKa' für das KIT im Jahr 2021 geplant

Karlsruhe, Starnberg, 05. Juni 2020 - Der neue „Hochleistungsrechner Karlsruhe“ (kurz HoreKa) soll 2021 dann zu den zehn leistungsfähigsten Systemen in Europa gehören...

Zum Hintergrund: von der Energiewende zu neuen Materialien, von der Astrophysik zu den Lebenswissenschaften: Um natürliche und technische Vorgänge in ihrer ganzen Komplexität zu verstehen, nutzen Forscherinnen und Forscher die schnellsten Hochleistungsrechner der Welt. Ab Herbst 2020 stellt das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) die erste Aufbaustufe eines neuen Supercomputers für viele Fachgebiete bereit. Das Gesamtsystem wird im Sommer 2021 der Wissenschaft übergeben. Der nun unterzeichnete Liefervertrag hat nach Angaben des KIT eine Größenordnung von 15 Millionen Euro. Dazu Professor Holger Hanselka, Präsident des KIT: „Mit der Hilfe von Hochleistungsrechnern kommt die Forschung zu Energie, Umwelt, Mobilität und Medizin schneller zu neuen Lösungen. Damit fügt sich der HoreKa perfekt in die Strategie des KIT ein, Beiträge zu gesellschaftlichen Herausforderungen zu liefern.“

Zum „Hochleistungsrechner Karlsruhe“ (HoreKa)

Das System soll 2021 voraussichtlich zu den zehn leistungsfähigsten Rechnern Europas gehören und eine Rechenleistung von rund 17 PetaFLOPS erbringen – also etwa 17 Billiarden Rechenoperationen in der Sekunde, was vereinfacht der Leistung von mehr als 150.000 Laptops entspricht. Das System wird Wissenschaftler*Innen aus ganz Deutschland zur Verfügung stehen. Vor allem in den Materialwissenschaften, den Erdsystemwissenschaften, der Energie- und Mobilitätsforschung im Ingenieurwesen, den Lebenswissenschaften, sowie der Teilchen- und Astroteilchenphysik sollen Forschende mit Hilfe des neuen Supercomputers ein detaillierteres Verständnis hochkomplexer natürlicher und technischer Vorgänge erlangen können. Selbstverständlich kann HoreKa laut dem KIT bei Bedarf auch von Wissenschaftlern genutzt werden, die zum Verständnis des Virus SARS-CoV-2 forschen und damit zur Bekämpfung der Krankheit COVID-19 beitragen.

Rechnen und Speichern gehen Hand in Hand

Mit HoreKa können Forschende mehr Details in größeren Systemen betrachten, normale Simulationen also zu sogenannten Multiskalen-Simulationen ausweiten. „Klimasimulationen und Erdsystemmodelle etwa werden immer feinere Auflösungen und damit einen höheren Detailgrad erreichen“, erklärt Professor Martin Frank, Direktor des Steinbuch Centre for Computing (SCC) des KIT. „Doch neben der reinen Rechenleistung steigen auch die Anforderungen an die Dateisysteme immer weiter, sowohl was Kapazität als auch Latenz angeht. Mit einem datenhungrigen System wie HoreKa setzen wir konsequent die strategische Ausrichtung des SCC auf datenintensives Rechnen fort.“

„Es gibt derzeit sehr diverse technische Entwicklungen auf dem Hardware-Markt“, so Dr. Jennifer Schröter, die Leiterin des Bereichs High Performance Computing am SCC. „Unsere technischen Anforderungen waren anspruchsvoll, aber das Ausschreibungsverfahren war bewusst technologieoffen gehalten, um das Know-how der Bieter einzufordern und das leistungsfähigste Gesamtsystem zu erhalten.“

Zwei innovative Chiptechnologien – ein Hochleistungssystem

Herausgekommen ist laut dem KIT ein innovatives Hybrid-System mit fast 60.000 Intel Xeon Scalable Prozessorkernen der nächsten Generation und mehr als 220 Terabyte Hauptspeicher sowie 740 next gen NVDIA A100 Tensor Core GPUs. Als Kommunikationsnetzwerk kommt ein non-blocking NVIDIA Mellanox InfiniBand-HDR-Netzwerk mit 200 GBit/s pro Port zum Einsatz. Als Datenablage dienen zwei parallele Spectrum Scale - Filesysteme mit einer Gesamtkapazität von über 15 Petabyte.

Die Rechnersysteme stammen von Lenovo, das Unternehmen pro-com Datensysteme GmbH aus Eislingen bei Stuttgart übernimmt als Generalunternehmer die Projektkoordination, Systemintegration, Lieferung und Kundenbetreuung.

Ein zentraler Gesichtspunkt bei der Auslegung des Systems waren auch die enormen Datenmengen, welche bei wissenschaftlichen Forschungsprojekten anfallen. Je nach Anwendung können von einer einzigen Simulation mehrere Hundert Terabyte an Daten erzeugt werden. Um mit den wachsenden Datenmengen Schritt zu halten, liefern die Rechenknoten, das InfiniBand-Netzwerk und die parallelen Dateisysteme von HoreKa im Vergleich zum Vorgängersystem ForHLR jeweils einen bis zu vier Mal höheren Speicherdurchsatz.

Eine mehrstufige Datenhaltung soll zusätzlich die Weiterverarbeitung auf externen Speichersystemen mit hohem Durchsatz garantieren. HoreKa ist auch mit bis zu 45 GByte/s Datenrate an die „Large Scale Data Facility“ (LSDF) des SCC angebunden, die seit 2010 eine moderne Infrastruktur für die Speicherung, Verwaltung, Archivierung und Analyse von Forschungsdaten bietet. (Quelle: KIT)


Grafik: SCC/KIT (alle Rechte).


Höchste Energieeffizienz

HoreKa wird demnach vollständig im 2015 für den Vorgänger ForHLR neu errichteten Rechnergebäude auf dem Campus Nord des KIT untergebracht. Das preisgekrönte, energieeffiziente Heißwasser-Kühlkonzept basierend auf der Lenovo Neptune Direct Water Cooling (DWC) Technologie wird demnach mit dem neuen System fortgeführt.

Den Name HoreKa wählten die Mitarbeiter*Innen des SCC in Anlehnung an „GridKa“, dem „Grid Computing Centre Karlsruhe“. Dieses befindet sich ebenfalls am SCC und stellt seit mehr als 15 Jahren erfolgreich Datenspeicher und Analysekapazitäten für Großexperimente auf der ganzen Welt bereit, darunter auch den Large Hadron Collider (LHC) am CERN in der Schweiz. Zu den größten Erfolgen von GridKa gehört die Beteiligung bei der Entdeckung des Higgs-Teilchens im Juli 2012. GridKa ist nach vorliegenden Informationen das größte und leistungsfähigste Zentrum seiner Art.

Information zu COVID-19-Forschung am KIT:

Link > https://www.kit.edu/kit/corona-pandemie-forschung-und-hilfsaktivitaeten-am-kit.php


Querverweis: