Forschung

Das wissenschaftliche Rechnen löst Probleme, die für klassische Methoden zu komplex sind. Dazu werden die beschreibenden Gleichungen zunächst so modifiziert (diskretisiert), dass ein Computeralgorithmus iterativ eine Lösung finden kann. Die Mitglieder des CCSS sind dabei sowohl in der Entwicklung der Algorithmen, der Implementierung als Software sowie in der Nutzung der Programme tätig.

Mit diesen Programmen werden Phänomene untersucht, die oft auf verschiedenen Größenskalen stattfinden (z.B. vom Kristalliten zum Rotorblatt), der Einfluss der kleinen Skalen auf die gesamte Simulation muss dann durch „Schließungsansätze“ oder „Skalenübergangsbedingungen“ modelliert werden. Diese Modellierungstheorien werden wiederum von Mitgliedern im CCSS entwickelt und durch aufwändige Simulationen getestet.

Mitglieder des CCSS aus Biologie, Chemie, Informatik, Ingenieurwissenschaften, Mathematik und Physik befassen sich oft mit Problemen, deren Lösung massive Rechenleistung erfordert – eine sequentielle Ausführung dieser Programme würde häufig Jahrzehnte (!) dauern. Verschiedene Berechnungen müssen daher zeitgleich ausgeführt werden – man spricht hier vom Parallelrechnen. Dazu sind sowohl effiziente, oft komplexe Parallelisierungsstrategien wie auch geeignete Parallelrechner erforderlich. Unser Hochleistungsrechner magnitUDE, ein System von NEC, verfügt über fast 15.000 Kerne.

Dieser Hochleistungsrechner stellt ein wichtiges Werkzeug für die Einwerbung von Drittmitteln, das Gewinnen hervorragender Forscher*innen und die Durchführung international sichtbarer Forschungsprojekte dar. Der Hochleistungsrechner befähigt aber auch die Forscher der UDE, ihre Algorithmen so zu entwickeln, dass noch Größenordnungen stärkere Höchstleistungsrechner (z.B. in Jülich, München oder Stuttgart) überhaupt genutzt werden dürfen. So sind nun verschiedene Arbeitsgruppen in der Lage, Spitzenforschung durchzuführen, die ein Vielfaches der an der UDE vorhandenen Rechenkapazität erfordert. Bei dieser Befähigung der UDE Forscher spielt gerade das gemeinsame Supportteam von CCSS und ZIM eine maßgebliche Rolle (https://www.uni-due.de/ccss/sc_support.php).

Allerdings sind auch Gruppen, die in einzelnen Projekten in Jülich, München oder Stuttgart rechnen können, für die meisten ihrer Arbeiten auf magnitUDE angewiesen, da deren Nutzung keine langwierige Projektantragstellung mit wissenschaftlicher Begutachtung voraussetzt, wie dies in Jülich, Stuttgart oder München der Fall wäre.