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Das neue prestigeträchtige Möbel des Lehrstuhls für Theoretische Chemie (Prof. Dr. Dominik Marx) sieht aus wie eine Schrankwand und heizt wie eine Sauna - ist aber einer der schnellsten Großrechner weltweit: Er liegt auf Platz 302 in der Rangliste der Supercomputer. Mit seiner Hilfe untersuchen die Forscher chemische Reaktionen ohne Kolben und Bunsenbrenner "in silico". "Soviel Rechenleistung gibt es sonst nur in großen Rechenzentren", so Dr. Axel Kohlmeyer, unter dessen Leitung der Computer konzipiert und installiert wurde, "bei uns gibt es sie jetzt nebenan."
Bochum, 22.11.2002
Nr. 353
Formel 1-Supercomputer für Bochumer Theoretische Chemie ...
... ist in der "TOP 500" Liste der weltweit schnellsten Rechner
Forscher lassen komplizierte Experimente in silico ablaufen
Das neue prestigeträchtige Möbel des Lehrstuhls für Theoretische Chemie (Prof. Dr. Dominik Marx) sieht aus wie eine Schrankwand und heizt wie eine Sauna - ist aber einer der schnellsten Großrechner weltweit: Er liegt auf Platz 302 in der Rangliste der Supercomputer. Mit seiner Hilfe untersuchen die Forscher chemische Reaktionen ohne Kolben und Bunsenbrenner "in silico". "Soviel Rechenleistung gibt es sonst nur in großen Rechenzentren", so Dr. Axel Kohlmeyer, unter dessen Leitung der Computer konzipiert und installiert wurde, "bei uns gibt es sie jetzt nebenan."
"Formel 1" Supercomputer gleich um die Ecke
Ende September wurde der Parallelrechner aus 76 Doppelprozessor Linux-Knoten mit einem Hochleistungsnetzwerk und einer insgesamt außergewöhnlichen Rechenleistung in den Räumen der Theoretischen Chemie installiert. Wie gerade auf der Supercomputer Konferenz in Baltimore (16.-22. November) verkündet, tummelt sich diese Maschine in der berühmten "TOP 500 Liste" der weltweit schnellten Rechner - sozusagen in der "Formel 1" der Supercomputer.(Die Liste vom November 2002 findet sich unter http://www.top500.org/list/2002/11/).
Maßgeschneidert und getuned
Der Inbetriebnahme war eine über zehnmonatige Vorbereitungsphase vorausgegangen, während derer an den vielen Details der Konfiguration gefeilt und mit einer EU-weiten Ausschreibung nach dem idealen Lieferanten für das optimierte Konzept gesucht wurde. Die Zusammenstellung eines solchen Parallelrechners ist immer dann aufwändig und kompliziert, wenn er optimal an die individuellen Bedürfnisse angepasst werden soll - und dabei spielen neben der nackten CPU-Power auch viele scheinbar nebensächliche Kleinigkeiten oft eine wesentliche Rolle. Die Mitarbeiter der Theoretischen Chemie setzen hauptsächlich die Car-Parrinello Simulationsmethode und das Programmpaket "CPMD" ein, an dessen Entwicklung und kontinuierlicher Verbesserung sie beteiligt sind. Dementsprechend wurde der Parallelrechner exakt dafür maßgeschneidert und getuned.
Daten und Fakten
Die viele Arbeit hat sich gelohnt, denn in punkto nutzbarer Rechenleistung erweist sich der neue Parallelrechner als voller Erfolg. Für Fachleute: Die Maschine leistet mit dem vorgegebenen Testbeispiel, dem "Linpack Benchmark", runde 240 GFlops bei einer theoretischen Maximalleistung ("peak performance") von 360 GFlops. Auch die Zahlen für den gesamten Hauptspeicher des Rechners mit über 100 Gigabyte und einem Festplattenspeicher von 4.3 Terabyte sind beeindruckend.
Rund um die Uhr voll ausgelastet
Seit Mitte Oktober, nach nur wenigen Wochen prall gefüllt mit Tests, Feinabstimmungen an der Konfiguration, Benchmarkrechnungen mit CPMD und dem Beseitigen kleinerer Kinderkrankheiten ist der Rechner kontinuierlich und voll ausgelastet im Einsatz. Rund um die Uhr und sieben Tage in der Woche kommen die 152 CPUs nicht mehr zur Ruhe, und hinter der 2,5 Meter hohen und 4 Meter breiten "Schrankwand", in der die einzelnen Knoten eingestellt sind, fühlt man sich aufgrund der hohen Abwärme an die Sahara erinnert. Die RUB-Haustechnik meisterte die Herausforderung, die benötigte Stromleistung (ca. 18-20 kW) in und die entstehende Abwärme aus dem Rechnerraum zu schaffen. Um den nun reibungslosen Betrieb aufrechtzuerhalten, verlangt die hochgezüchtete Maschine - ähnlich wie ein Formel 1 Rennwagen - nach permanenter Wartung und Aktualisierung der Software, die ihr in gewohnt professioneller Manier Dr. Kohlmeyer angedeihen lässt.
Anwendungen: Chemie im "Virtuellen Labor"
Was wird nun mit so einem Boliden angestellt? Die Bochumer Theoretischen Chemiker unter Leitung von Prof. Marx untersuchen ebenso wie Ihre Experimentalkollegen Moleküle, Flüssigkeiten, Materialien, chemische Reaktionen oder katalytische Prozesse - allerdings alles "in silico", also im Computer. Die große Komplexität der untersuchten Probleme ist nur mit modernsten Rechenmethoden, intelligenten Algorithmen und vor allem im Verbund mit dem massiven Einsatz von Computerpower zu knacken. Viele der aktuellen Projekte sind eingebunden in größere Forschungsverbünde wie einen Sonderforschungsbereich (SFB 558) und eine Forschergruppe (FOR 436), an denen die Bochumer Theoretische Chemie maßgeblich beteiligt ist. (siehe dazu auch fachspezifische Pressemitteilungen
http://www.ruhr-uni-bochum.de/pressemitteilungen-2002/msg00272.html
http://www.ruhr-uni-bochum.de/pressemitteilungen-2002/msg00185.html
http://www.ruhr-uni-bochum.de/pressemitteilungen-2002/msg00109.html
http://www.ruhr-uni-bochum.de/pressemitteilungen-2001/msg00153.html
oder die Mediathek des Lehrstuhls
http://www.theochem.ruhr-uni-bochum.de/go/media.html mit Animationen und Bildern).
Erweiterung ist schon geplant
Der Rechenzeitbedarf für derartige Projekte ist jedoch nahezu unbegrenzt, d.h. schon jetzt werden auch der Hausrechner der RUB, der Rechnerverbund NRW und Supercomputerzentren voll einbezogen. Und obwohl der Sekt im Glas noch perlt, ist schon jetzt - aufgrund der hohen Auslastung des neuen Parallelrechners - abzusehen, dass in nicht allzu ferner Zukunft eine Erweiterung notwendig sein wird.
Weitere Informationen
Prof. Dr. Dominik Marx, Lehrstuhl für Theoretische Chemie, Fakultät für Chemie, Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-26485, Fax: 0234/32-14045, E-Mail: dominik.marx@theochem.ruhr-uni-bochum.de, Internet: http://www.theochem.ruhr-uni-bochum.de/
http://www.theochem.ruhr-uni-bochum.de/
http://www.top500.org/list/2002/11/
Der Formel 1-Supercomputer der Bochumer Theoretischen Chemie
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Merkmale dieser Pressemitteilung:
Biologie, Chemie, Informationstechnik
überregional
Forschungsprojekte, Organisatorisches
Deutsch
Der Formel 1-Supercomputer der Bochumer Theoretischen Chemie
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