Für die High-Performance-Computing-Community gab es im November 2023 was zu feiern: Jupiter kommt!

Und damit Europas erster Exascale-Supercomputer, der mit einer Rechenpower von mehr als 1,0 ExaFlops, das entspricht rund 10 Millionen PC, unvorstellbares bewältigen kann. Der neue Rechengigant wird in Jülich in Deutschland seine Power beweisen. Dazu benötigt er die beeindruckende Größe von vier Tennisplätzen und kostet rund 500 Millionen Euro. Dazu verbaut der HPC-Technologiespezialisten Eviden, ein Tochterunternehmen von Atos, 23.752 Grace Hopper Chips (GH200) von Nvidia.

Wie sich Jupiter im Wettkampf mit seinem US-Kollegen Frontier, der aktullen Nr. 1 mit 1,2 ExaFlops, schlagen wird, wird sich zeigen. Jedenfalls soll er mit „nur“ 18,2 Megawatt maximaler Leistungsaufnahme deutlich sparsamer sein. Die aktuelle Nummer 2, Fugaku, mit Wohnsitz in Japan, kann nur 442 PetaFlops aufweisen und die Nummer 4, LUMI, der aktuell schnellste Rechner Europas, 309 PetaFlops. Nun hat jedenfalls der weltweite Wettkampf um die schnells- ten Rechner in der Exascale-Klasse begonnen. Denn Rechenpower ist längst eine sehr wichtige Währung für die Wissen- schaft, Forschung und Industrie.

Rechenintensive Simulationen und KI

Viele Forschungsbereiche sind auf massive Rechenpower angewiesen, insbesondere, wenn es um hochkomplexe Berechnungen und Simulationen wie beispielsweise in der Klimaforschung, Quantenforschung, Molekularbiologie und vielen anderen Bereichen geht. Ein großes Thema ist heutzutage natürlich die Künstliche Intelligenz, deren stark zunehmender Einsatz große Rechenkapazitäten benötigt.

Der Aufbau einer europäischen Supercomputer-Infrastruktur mit sogenannten High-Performance Computern (HPC) läuft schon länger. Österreich ist seit 2018 an der Initiative EuroHPC Joint Undertaking (JU) beteiligt, die das ehrgeizige Ziel verfolgt, Europa in Sachen Rechenpower im globalen Wettbewerb an der Spitze zu positionieren. Die nötigen Finanzmittel hierzu wurden im Jahr 2021 auf sieben Milliarden Euro für den Zeitraum bis 2027 aufgestockt.

Das europäische Rechner-Netzwerk soll über 800 wissenschaftlichen und industriellen Anwendungen dienen. Aktuell betreibt EuroHPC JU schon fünf Supercomputer in der weltweiten Spitzenklasse: darunter LUMI, die weltweite Nummer 3 in Finnland, Leonardo, die Nummer 4, in Italien, Vega in Slowenien, Entdecker in Bulgarien sowie Karolina in der Tschechischen Republik. Ziel ist nicht nur, ein erstklassiges europäisches HPC-Ökosystem aufzubauen, sondern auch nationale HPC-Kompetenzzentren in mehr als 30 europäischen Ländern zu schaffen.

In Österreich selbst gibt es einige kleinere HPC. Die größten Rechner hat der Vienna Scientific Cluster (VSC), ein Konsortium österreichischer Universitäten und Zugleich das Zentrum für Supercomputing in Österreich. So schafft etwa der Computer VSC-5, aktuell Österreichs schnellster Supercomputer, 4,3 PetaFlops. Die Systeme werden vom VSC-Team an der TU Wien betrieben. VSC organisiert den Zugang zu den Rechenzeiten, gibt Beratungen, Schulungen und einiges mehr. Standorte mit Supercomputern gibt es in Innsbruck, Salzburg, Linz, Wien und Graz.

Als Cluster für alle HPC-Aktivitäten in Österreich dient seit 2020 EuroCC Austria, ein Teil der EuroCC-Initiative, die in direktem Kontakt mit den primären, nationalen Hochleistungsrechnern in Österreich steht. EuroCC Austria hilft Interessenten dabei, die passenden HPC-Systeme für ihre Projekte zu finden – etwa jene des Vienna Scientific Cluster. Das Ziel ist, Unternehmen, Forschungseinrichtungen und den öffentlichen Sektor im Bereich High-Performance Computing, Big Data Analytics und Künstliche Intelligenz bestmöglich zu unterstüt- zen und zu vernetzen.

Finanzierungszusage

Gute Nachrichten für rechenintensive Forschungsvorhaben gab es im Juli 2023. Da hat Wissenschaftsminister Martin Polaschek auf einer Pressekonferenz mit dem VSC die weitere Förderung des Projekts EuroCC Austria angekündigt, um damit die Supercomputing-Expertise für Wissenschaft, Industrie und den öffentlichen Sektor zu stärken. So nutzt GeoSphere Austria EuroHPC-Ressourcen beispielsweise im Rahmen der Destination Earth-Initiative der Europäischen Union, um digitale Zwillinge unseres Planeten zu entwickeln.

Es können dank der Rechenpower auch Extremwetterereignisse und vieles mehr präziser vorhergesagt werden. Das BMBWF will weiter in die nationale Supercomputing-Infrastruktur investieren, um den stark steigendend Bedarf für KI-Anwendungen und fortgeschrittener Modellierung decken zu können. Österreich soll als attraktiver High-Tech-Standort positioniert werden.

„Durch die Bundesförderung im HPC-Bereich erhalten alle Forschungsteams in Österreich Zugang zu Rechenressourcen am Vienna Scientific Cluster. Auf europäischer Ebene ermöglicht die Teilnahme am EuroHPC Joint Undertaking und am Leonardo-Konsortium den Zugang zu Petascale- und Pre-Exascale-Rechnern“, so Claudia Blaas-Schenner bei der Pressekonferenz, die gleich in drei Funktionen für VSC Research Center, die TU Wien und EuroCC Austria sprach.

Ab nach Bologna

Sehr wichtig ist auch die Beteiligung Österreichs am Konsortium des neuen Leonardo-Supercomputers in Bologna, der 250 PetaFlops Rechenpower bietet. Sie wird vom BMBWF unterstützt. Die ersten österreichischen Forschungsprojekte nutzen nun schon die italienische Rechenpo- wer. In Summe handelt es sich um 11 Projekte der Uni Wien, TU Wien, Uni Innsbruck, JKU Linz, Institute of Science and Technology Austria und GeoSphere Austria.

Start ins Quantencomputingzeitalter

Natürlich wird längst auch schon an der nächsten Computer-Generation gearbeitet, den Quantencomputern. Ein wichtiger Schritt dafür wurde Mitte November gesetzt. Das MUSICA-Projekt (Multi-Site Computer Austria), ein Hochleistungs-Rechencluster an den Standorten Wien, Linz und Innsbruck, konnte im Rahmen der Förderinitiative Quantum Austria zusätzliche Mittel in der Höhe von rund 16 Millionen Euro gewinnen. Damit kann die Rechenleistung auf 40 PetaFlops verdoppelt werden.