Dritter Partner ist das Münchner Software-Unternehmen ParTec. Das neue System soll im Rahmen des Gauß Centre for Supercomputing (GCS), dem die drei Rechenzentren des Forschungszentrums Jülich (JSC), der Bayerischen Akademie der Wissenschaften (LRZ) und der Universität Stuttgart (HLRS) angehören, als nationaler Höchstleistungsrechner betrieben werden. Getragen und finanziert werden das GCS und seine Superrechner gemeinsam vom Bund und den drei Sitzländern. Darüber hinaus wurde mit dem Hersteller Lenovo eine Erweiterung des zentralen Jülicher Speichersystems beschlossen.
„Das JSC geht mit seinem modularen Konzept neue Wege“, erklärt Prof. Thomas Lippert, Direktor des JSC. „Das nun geplante erste Modul der Nachfolge von JUQUEEN ist auf ein breites Spektrum von sehr komplexen Anwendungen in Simulation und Datenanalyse zugeschnitten. Dafür benötigt man größte Speicher, massive Netzwerke und superschnelle Ein- und Ausgabe-Systeme.“
Mit einer nominellen Spitzenleistung von 12 Petaflop/s – das entspricht 12 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunden – wird bereits diese erste Ausbaustufe auf eine doppelt so hohe Rechenleistung ausgelegt sein wie das in die Jahre gekommenen Vorgängersystem. Binnen zwei Jahren soll das System durch ein zweites Modul mit einem gemeinsamen Netzwerk komplettiert werden. Dieses zweite Modul wird dann speziell auf Anwendungen getrimmt, die höchste Rechenleistungen benötigen.
Die Entscheidung für Atos als Hardware-Lieferant wurde in einem zweistufigen wettbewerblichen Beschaffungsverfahren des Forschungszentrums Jülich getroffen. Das Modul soll in der ersten Hälfte des Jahres 2018 installiert werden und basiert auf der Sequana-Architektur von Atos. „Eine hohe Integrationsdichte und eine effiziente Kühlung mittels Warmwassers erlauben signifikante Einsparungen bei den Betriebskosten“, erklärt Dr. Michael Stephan, technischer Experte am JSC für das System. „Anders als beim Vorgängersystem kann das Wasser, mit dem die Racks gekühlt werden, wesentlich wärmer sein als die normale Umgebungstemperatur. So lässt es sich im Kühlkreislauf direkt an der Außenluft kühlen, ohne dass dafür energieaufwändig zusätzliche Kälte erzeugt werden müsste.“
Eine neue Ära des Supercomputing
Modulares Supercomputing, eine Idee, vor fast 20 Jahren von Prof. Lippert konzipiert, konnte durch das JSC und ParTec in den von der EU geförderten Forschungsprojekten DEEP und DEEP-ER gemeinsam mit vielen Partnern aus Forschung und Industrie in die Realität umgesetzt werden. „Seit 2010 entwickeln unsere Experten die Software, die in Zukunft die Verbindung mehrerer Module zu einem System schafft“, sagt Bernhard Frohwitter, CEO von ParTec. „Unser Ziel ist es, die führende Software für das Exascale-Rechnen bereitzustellen.“
Am JSC ist jüngst gezeigt worden, dass modulares Supercomputing tatsächlich funktioniert: Mit der Erweiterung von JURECA (siehe Pressemitteilung vom 13. November 2017), ging erstmals weltweit ein modularer Superrechner mit innovativer Cluster-Booster-Architektur in Betrieb. Nun befindet sich das nächste modulare System in Vorbereitung.
Universelles Werkzeug für die Wissenschaft
Supercomputer sind zum universellen Werkzeug für die Wissenschaft geworden. Simulationen auf Superrechnern sind unverzichtbar, um wissenschaftliche Modelle in unterschiedlichen Bereichen wie der Quantenphysik, den Klima- oder Neurowissenschaften zu überprüfen. Gleichzeitig erlauben sie Einblicke und Erkenntnisse, etwa in die Struktur und das Verhalten von wichtigen Bausteinen des Lebens, grundlegende Materialeigenschaften oder chemische Vorgänge unter extremen Bedingungen, die aus physikalisch-technischen, finanziellen und ethischen Gründen nicht anders möglich sind.
Das Jülich Supercomputing Centre beschafft und betreibt das neue System als Mitglied des Gauss Centre for Supercomputing (GCS), dem Zusammenschluss der drei nationalen Höchstleistungsrechenzentren in Deutschland. Die Rechenzeit wird über etablierte Peer-Review-Verfahren an nationale und europäische Projekte vergeben. Unterstützt werden das GCS und das Forschungszentrum Jülich durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung und das Ministerium für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen sowie Ministerien in Baden-Württemberg und Bayern.
Erweiterung des zentralen Speichersystems
Weiterhin ist auch ein Ausbau des zentralen Jülicher Speichersystems geplant. Gemeinsam mit dem Hersteller Lenovo hat das Forschungszentrum Jülich eine Erweiterung und teilweise Erneuerung des Systems von 20,3 auf dann insgesamt 81,6 Petabyte vereinbart. Die zentral erreichbare Speicherplattform JUST (Jülich Storage) stellt schnellen Speicher für die Höchstleitungsrechner im JSC bereit. Auf dem System werden unter anderem Daten von Jülicher Großprojekten wie dem europäischen Human Brain Project und dem Jülicher Gehirnatlas sowie dem Alpha Magnetic Spectrometer (AMS), einem auf der Internationalen Raumstation ISS installierten Antimaterie-Detektor, gesichert.
Das neue JUST System wird auf Lenovos „Distributed Storage Solution for IBM Spectrum Scale“ (DSS-G) basieren. Die Bandbreite wird sich infolge des Upgrades mehr als verdoppeln und eine Zugriffsgeschwindigkeit von bis zu 500 GB/s ermöglichen.
