Forschungszentrum Hochleistungsrechnen

Leiter

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Thomas Fahringer (Institut für Informatik)

Forschungsziele

High Performance Computing (HPC) hat sich in den letzten 10 Jahren zweifelsohne zu einer Schlüsseltechnologie für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft entwickelt. Laufend entstehen neue Anwendungen, die von einer effektiven Parallelisierung profitieren. Hochleistungsrechnen ist eine treibende Kraft bei der Entwicklung neuer Formen der Medizin, bei der Suche nach erneuerbaren und sauberen Energiequellen, bei der Umsetzung effizienter und intelligenter Verkehrssysteme, bei der Klimamodellierung sowie Vorhersage und Bewältigung von Naturkatastrophen, bei der Optimierung der Lebensmittelerzeugung als Teil einer nachhaltigeren Landwirtschaft, beim Aufbau von wirksamen Sicherheitskonzepten im Umgang mit IT Infrastrukturen, u.v.a. Ein weiteres Wachstum von HPC in Breite und Tiefe ist zu erwarten und für eine konkurrenzfähige Forschung und Entwicklung im Sinne von „to out-compute will be to out-compete“ unverzichtbar.

Die Universität Innsbruck verwendet HPC in erster Linie für Computersimulationen („in silicio“-Experimente), um Fragestellungen aus den Domain-Wissenschaften zu beantworten, die andernfalls nicht oder nur mit großem Aufwand über direkte Beobachtung und Messung oder über reale („in vitro“-) Experimente gewonnen werden können. Neben der Theoriebildung und dem Experiment hat sich daher die Simulation als dritte Säule der Wissenschaft etabliert. Simulationsprogramme werden dabei unter Verwendung von Parallelisierungs- und Optimierungstechniken sowie numerischen Algorithmen auf leistungsfähige Parallelrechner übertragen. Von besonderem Interesse sind dabei daten- und berechnungsintensive Anwendungen, die für realistische Problemgrößen und mit vertretbarem Zeitaufwand nur auf massiv-parallelen Hochleistungsrechnern ausgeführt werden können.

Ein Großteil der Leistungssteigerungen im Höchstleistungsrechnen wird heute jedoch nicht mehr durch die Weiterentwicklung der Hardware allein, sondern vor allem durch intelligente und angepasste Software- und Anwendungsentwicklung erreicht. Das FZ HPC der Universität Innsbruck organisiert und unterstützt verschiedene Aktivitäten zur Verbreitung und effizienten Nutzung des Höchstleistungsrechnens an der Universität Innsbruck.

1. Unterstützung bei der Optimierung und Parallelisierung von HPC Anwendungen für Superrechner

Fortgeschrittene AnwendungsentwicklerInnen aus den verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen sollen bei der Parallelisierung und Optimierung sowie bei der Auswahl von numerischen Methoden und Algorithmen unterstützt werden. Der Fokus liegt dabei auf Anwendungen, die realistische Chancen auf die Portierung von Superrechnern in Europa (z. B. im Rahmen von PRACE) haben.

2. Forschungskooperationen

Das Forschungszentrum soll auch als Partner für Projektanträge im Bereich HPC sowohl auf nationaler (z. B. FWF oder FFG) als auch auf internationaler Ebene (z. B. FWF DACH, EU H2020, EU FP9) entweder als Vermittler (z. B. PRACE Anträge) oder als Projektteilnehmer partizipieren können. Wichtig ist auch die Vernetzung mit einigen EU Exzellenzzentren (POP, EoCoE, E-CAM, COEGSS), die zum Ziel haben, HPC für wissenschaftliche Anwendungen und industrielle Wettbewerbsfähigkeit nachhaltig nutzbar zu machen.

3. Training im Bereich Programmierung, Performance Analyse und Debugging für Parallelrechner

Für Anfänger wie auch für fortgeschrittene ProgrammiererInnen und AnwendungsentwicklerInnen werden ein Trainingsprogramm in Form von Hands-On Tutorials für die wichtigsten Programmierkonzepte und -sprachen sowie Performance-Analyse und Debugging angeboten. Die Trainingskurse werden an der Universität Innsbruck gemeinsam mit beteiligten Organisationseinheiten (z. B. Institut für Informatik, Institut für Mathematik) und dem ZID angeboten.

Beteiligte Organisationseinheiten

Homepage

https://www.uibk.ac.at/fz-hpc/