Nvidia-Supercomputer für Bielefelder Physiker

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Die Fakultät für Physik der Universität Bielefeld bekommt im Januar 2012 einen neuen Hochleistungscomputer. In diesem werden 400 Grafikprozessoren (GPU) von Nvidia verbaut. Die Rechenleistung des GPU-Clusters beträgt zirka 500 Teraflop/s.

Bauteile des Superrechners werden derzeit in 15 Schränke montiert. Bild: Uni Bielefeld
Bauteile des Superrechners werden derzeit in 15 Schränke montiert. Bild: Uni Bielefeld

Mit dem neuen Hochleistungscomputer wollen die Bielefelder Physiker die Eigenschaften von so genannten Quarks und Gluonen berechnen. Quarks gelten als elementare Bausteine der Materie. Die Kräfte zwischen ihnen werden durch den Austausch von Kraftteilchen, den Gluonen, vermittelt. Die Physiker wollen insbesondere herausfinden, was passiert, wenn Quarks sehr hoch erhitzt oder stark zusammengepresst werden.

Bisher ist bekannt, dass sich das Verhalten der Quarks bei einer Temperatur von 1,78 Billionen Grad – die unter Verwendung des Vorgängerrechners apeNEXT recht genau bestimmt werden konnte – drastisch ändert. Zwar ist diese Temperatur etwa 100.000 Mal höher als im Inneren der Sonne, aber nicht unnatürlich hoch: Das Universum war kurz nach dem Urknall heißer. In dieser Zeit wurden die Grundsteine für die weitere Entwicklung des Weltalls gelegt, und die Eigenschaften der “Quarksuppe”, des Quark-Gluon-Plasmas, spielen daher für den heutigen Zustand des Universums eine wichtige Rolle.

Um den Anfang der Welt experimentell zu untersuchen, werden mit Teilchenbeschleunigern für kurze Zeit auf kleinem Raum Zustände geschaffen, wie sie im frühen Universum geherrscht haben. Das geschieht mit dem Teilchenbeschleuniger LHC (Large Hadron Collider) im CERN und dem Teilchenbeschleuniger RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) in Brookhaven, New York. In enger Zusammenarbeit mit den dortigen Forschern sollen auf dem neuen Bielefelder Rechner die Eigenschaften des Quark-Gluon-Plasmas detailliert per Computersimulation untersucht werden.

V.l.: Die Physiker Prof. Edwin Laermann, Dr. Olaf Kaczmarek und Prof. Frithjof Karsch. Kaczmarek zeigt eine Grafikkarte des neuen Rechners. Bild: Uni Bielfefeld
V.l.: Die Physiker Prof. Edwin Laermann, Dr. Olaf Kaczmarek und Prof. Frithjof Karsch. Kaczmarek zeigt eine Grafikkarte des neuen Rechners. Bild: Uni Bielfefeld

Für die Installation des Hochleistungsrechners arbeitet die Universität mit den Firmen sysGen und Nvidia zusammen. sysGen ist ein Ausrüster für Computertechnik. Die Nvidia-GPUs werden mit Computerprozessoren zusammengeschlossen, einem GPU-Cluster. Die Rechenleistung des Clusters beträgt zirka 500 Teraflop/s, das entspricht der Leistung von etwa 10.000 herkömmlichen PCs. Eine Besonderheit des neuen Rechners ist sein vergleichsweise geringer Stromverbrauch. Der Energieverbrauch ist nach Angaben der Universität Bielefeld 50 Mal kleiner als bei einem System mit gleicher Rechenleistung, das aus PCs besteht. Der neue Superrechner kostet 1,1 Millionen Euro und wird aus Bundes- und Landesmitteln finanziert.