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Surfen im Fallwind Mistral„Mistral" heißt der neue Supercomputer, der in der ersten Ausbaustufe im Juli 2015 seinen Dienst im Deutschen Klimarechenzentrum (DKRZ) antrat. Der Rechner von Bull, die Atos Marke für Technologieprodukte und Software, basiert auf Intel Xeon E5-2680 v3 Prozessoren. 

Mit 50 Petabyte Speicherplatz, genug um mehr als zehn Millionen Spielfilme zu speichern, und mit einer Rechenleistung von drei Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde wird er in der Endausbaustufe ab Sommer 2016 einer der leistungsfähigsten und darüber hinaus gleichzeitig energieeffizientesten Supercomputer weltweit sein, der nur für Klimasimulationen eingesetzt wird.

Bull Supercomputer ermöglicht erstmals detaillierte Klimaprognosen für Deutschland

Die Berechnung von Klimavorhersagen erfolgt auf dreidimensionalen Gittern: Je kleiner die einzelnen Gitterzellen sind, desto detailreicher werden die Simulationen. Bislang wurde Deutschland in Klimasimulationen im besten Fall mit Gitterweiten von zehn Kilometern oder mehr dargestellt. Dies ist immer noch zu grob, um feine topografische Strukturen und ihre Einflüsse auf das Wettergeschehen abzubilden. Kleinräumige Prozesse wie Wolkenbildung können so auch nur parametrisiert berechnet, also näherungsweise dargestellt werden. Der neue Supercomputer von Bull erlaubt Berechnungen mit einem 100-Meter-Gitter und erlaubt es damit erstmals, Wolken in einem Deutschland-Modell explizit zu berechnen.

Durch die im Endausbau des "Mistral" 2016 gegenüber dem alten System gesteigerte Rechenleistung können auch weitere Verbesserungen vorgenommen werden: Ensemble-Rechnungen erlauben es beispielsweise, dasselbe Experiment mehrmals mit unterschiedlichen Startpunkten bei gleichen Randbedingungen durchzuführen, etwa einer sich ändernden chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre. Durch die statistische Auswertung der verschiedenen berechneten Klimaverläufe kann die Unsicherheit in Klimaprojektionen, beispielsweise zur Niederschlagsentwicklung, besser bestimmt und reduziert werden. Die höhere Rechenleistung ermöglicht so sicherere Ergebnisse.

„Zu den größten Herausforderungen bei der Klimaforschung zählen auch die Komplexität und Dynamik des Klimas sowie die enormen Datenmengen, die berechnet und ausgewertet werden müssen, um die Wechselwirkungen zwischen Atmosphäre, Landoberfläche, Meereis und Ozeanen zu berücksichtigen", sagt Prof. Thomas Ludwig, Geschäftsführer des DKRZ. "Mit Hilfe des neuen Systems können nun noch mehr Prozesse in die Berechnungen einbezogen werden, die früher vernachlässigt werden mussten."

Faktor Energieeffizienz

Mit einem siebenstelligen Betrag ist die Stromrechnung ein mehr als signifikanter Posten im jährlichen Budget des DKRZ. Der Bull Supercomputer setzt die benötigte elektrische Leistung hocheffizient in Rechenleistung um. Die Installation hat dank Warmwasserkühlung einen so genannten Power Usage Effectiveness (PUE) Wert von 1,2: Mehr als 80 Prozent des Energieverbrauchs fließen in die tatsächliche Rechenleistung, weniger als 20 Prozent müssen für die Infrastruktur wie die Kühlung aufgewandt werden.

Das System wird in seiner Endausbaustufe ab April 2016 aus mehr als 60.000 Intel-Prozessorkernen auf Basis von Bullx B700 DLC Blades bestehen, verteilt auf 60 Racks.

„Der Energieverbrauch in Rechenzentren ist einer der großen Kostenfaktoren in der digitalen Transformation der Wirtschaft", sagt Winfried Holz, CEO von Atos Deutschland. "Gerade bei Supercomputer-Installationen ist es unser Ziel, die Kosten pro Rechentransaktion zu optimieren."

Bull ist auf der ISC High Perfomance vertreten, dem führenden Event für Supercomputing in Europa. Die Messe findet vom 12. bis 16. Juli in Frankfurt am Main statt. Am Stand 1230 präsentiert Bull seine Lösungen für Supercomputing und ist gemeinsam mit der Atos-Tochter science + computing ag mit insgesamt acht Vorträgen im Programm vertreten. 

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