Center for Computational Sciences and Simulation (CCSS)

Neue Mitglieder

Die Arbeitsgruppe „Hochleistungsrechnen“ von Prof. Jens Krüger befasst sich neben den klassischen Fragen des Forschungsgebietes mit wissenschaftlicher Visualisierung und Computergrafik. Im Fokus stehen Methoden zur In-Situ Visualisierung von großen Datensätzen direkt an ihrer Quelle, zum Beispiel im Großrechner selbst. Diese In-Situ Visualisierung adressiert eines der drängendsten Probleme heutiger Computerarchitekturen und Algorithmen, nämlich dass die steigende Rechenleistung immer größere und feiner aufgelöste Domänen beschreibt, die entstehenden Datenmengen aber nicht mehr transportabel sind. So dauert es schon heute mehrere Tage, den kompletten Speicherinhalt von Supercomputern auszulesen und zu transferieren, und dieses Problem wird sich in Zukunft noch verschärfen. Bisherige Lösungen versuchen das Problem durch Datenreduktion direkt auf dem Hochleistungsrechner anzugehen. Diese stoßen aber für viele Problemstellungen an Grenzen, da zu viele Informationen verloren gehen. Dagegen versuchen In-Situ Systeme nicht länger, die Daten abzutransportieren, sondern sie direkt zu visualisieren und den Benutzer*innen „remote“ anzuzeigen. Dieser Ansatz hat sich gerade im MERCUR Projekt „Virtueller Interaktiver Numerischer Windkanal“ (VINKanal) der Arbeitsgruppen Kempf, Krüger sowie Turek (TU Dortmund) bewährt, um Ergebnisse einer schnellen GPU(Grafikprozessor)-basierten Strömungssimulation interaktiv und ohne weiteren Datentransfer zu visualisieren.

Die Arbeitsgruppe „Computergestützte Materialwissenschaften“ von Prof. Rossitza Pentcheva befasst sich mit der theoretischen Physik und quantenmechanischen Modellierung der Eigenschaften nanoskaliger Materialien. Dabei kommt die Dichtefunktionaltheorie zum Einsatz, welche die Nutzung der Großrechner der UDE sowie des Leibniz Rechenzentrums (München) erfordert. Beispiele hierfür sind zwei Projekte (im DFG-SFB/TR80) zu Grenzflächen-induzierten Phänomenen und neuartigen Funktionalitäten von Oxidheterostrukturen und Oberflächen. Dabei müssen die Entstehung von zweidimensionalen Elektronengasen und Magnetismus an polaren Grenzflächen beschrieben werden, aber auch elektronische Phasenübergänge. Eine neue Forschungsrichtung beschäftigt sich mit dem Auftreten topologisch nichttrivialer Phasen in Oxidheterostrukturen mit charakteristischen Strukturmustern, wie beispielsweise Honigwabengitter. Die untersuchten Materialien sind relevant für zukünftige Anwendungen in der Elektronik, Spintronik oder Energiekonversion. Die laufenden Projekte erfolgen in enger Kollaboration mit experimentellen Gruppen an der UDE und außerhalb und sind auf die Nutzung des Hochleistungsrechners angewiesen.