Am 12. Juni wurde in Kajaani (Finnland) der Supercomputer Large Unified Modern Infrastructure (LUMI) eingeweiht. Mit der Inbetriebnahme des drittschnellsten Hochleistungsrechners der Welt schliesst Europa wieder zur Weltspitze auf. Die Schweiz leistet durch ihre finanzielle und fachliche Beteiligung im LUMI-Konsortium einen wichtigen Beitrag zur Stärkung des Europäischen Forschungsraums.
Der neue Supercomputer wird vom LUMI-Konsortium betrieben, das aus Finnland, Belgien, Dänemark, Estland, Island, Norwegen, Polen, Schweden, der Tschechischen Republik und der Schweiz besteht. Diese Länder verbindet eine lange Tradition in der rechnergestützten Spitzenforschung.
Die Finanzierung erfolgte zur Hälfe mit Geldern aus dem EU-Rahmenprogramm für Forschung und Innovation Horizon 2020 und zur Hälfte von den LUMI-Partnerländern. Die Schweiz hat zehn Millionen Euro an die Beschaffung und den Betrieb der Infrastruktur beigesteuert, was einer ungefähren Beteiligung von fünf Prozent der Gesamtkosten entspricht. Durch ihre finanzielle Mitwirkung und fachliche Expertise leisten Schweizer Akteure im LUMI-Konsortium einen wichtigen Beitrag zur Stärkung des Europäischen Forschungsraums und unterstreichen damit die Rolle der Schweiz als aktive und zuverlässige Partnerin.
Spitzenforschung dank modernster Infrastruktur
Hochleistungsrechner sind von essenzieller Bedeutung in der Spitzenforschung zur Berechnung, Modellierung und Simulation komplexer Systeme sowie zur Verarbeitung grosser Datenmengen, beispielsweise in der Medizin und der Klimaforschung. Computersimulationen helfen dabei, Phänomene wie den Klimawandel und Fragen im Zusammenhang mit erneuerbaren Energien und Fusionsenergie zu lösen, neue Impfstoffe schneller zu entwickeln oder wirksamere Behandlungen und Medikamente zu entdecken bzw. herzustellen.
Mit der Inbetriebnahme des weltweit drittschnellsten Supercomputers schliesst Europa wieder zur Weltspitze auf. Bereits in der aktuellen Ausbaustufe erscheint LUMI auf Position drei im weltweiten Ranking der schnellsten Rechner. Im zweiten Halbjahr 2022 wird eine weitere Ausbaustufe erfolgen, welche die Rechenleistung mehr als verdoppeln wird.
Strom aus erneuerbarer Wasserkraft
Der CO2-Fussabdruck von LUMI wurde erheblich reduziert, indem der Supercomputer auf dem Gelände einer ehemaligen Papierfabrik installiert wurde und so die vorhandene Bausubstanz genutzt werden konnte. Die Stadt Kajaani befindet sich circa 500 km nördlich von Helsinki. Dank des günstigen Klimas in der Region wird nur sehr wenig Energie benötigt, um den Rechner zu kühlen.
Bei der Energieeffizienz setzt LUMI zwar neue Massstäbe, aber selbst die energieeffizientesten Supercomputer verbrauchen sehr viel Strom, so dass die Art der Stromerzeugung von grosser Bedeutung ist. LUMI bezieht seinen gesamten Strom aus 100 Prozent erneuerbarer Wasserkraft. Ausserdem wird die von LUMI erzeugte Abwärme im Fernwärmenetz der Stadt Kajaani genutzt. Dies bedeutet, dass die gesamte CO2-Bilanz negativ ist. Die von LUMI produzierte Abwärme wird ungefähr 20 Prozent des jährlichen Fernwärmebedarfs von Kajaani abdecken.
Jetzt wo die Infrastruktur in Betrieb ist, gilt es, dieses aussergewöhnlich potente Instrument bestmöglich im Dienste der Gesellschaft zu nutzen. Forscherinnen und Forscher können sich in einem kompetitiven Verfahren für den Zugang zu den LUMI-Ressourcen bewerben.
Gemeinsam stark im EuroHPC JU
Das European High-Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU) wurde 2018 als gemeinsames Unternehmen von 27 europäischen Ländern sowie der Europäischen Kommission gegründet. Ziel des Unterfangens ist es, Ressourcen der teilnehmenden Staaten zu bündeln, um eine gemeinsame europäische Agenda im Bereich Hochleistungsrechnen voranzutreiben, ein ambitioniertes Forschungs- und Entwicklungsprogramm für europäische Technologien aufzustellen und schliesslich Rechenkapazitäten für die Forschungsgemeinschaft zu beschaffen und anzubieten. Bis Ende 2020 konnten sich Schweizer Forschungseinrichtungen erfolgreich an fast allen EuroHPC-Aktionslinien beteiligen. Neben der Teilnahme am Infrastrukturprojekt LUMI gibt es zum Beispiel 14 weitere Schweizer Projektbeteiligungen mit einem Gesamtvolumen von 4,8 Millionen Euro. Seit Januar 2021 ist die Schweiz nicht mehr Mitglied von EuroHPC, da dies eine Assoziierung am Programm Horizon Europe oder dem neuen Programm Digital Europe voraussetzt.
SPH-EXA ist ein gemeinsam von der Universität Basel, der Universität Zürich und der ETH Zürich neu konzipierter Programmcode.
Erste Schweizer Pilotprojekte laufen bereits auf LUMI
Durch sein modernes Design handelt es sich um einen der ersten Softwarecodes, der die Vorteile kommender Exascale-Maschinen wie LUMI nutzen kann. Damit soll die Möglichkeit geschaffen werden, sowohl altbekannte als auch brandaktuelle Probleme in den Bereichen Kosmologie und Astrophysik durch Simulationen auf extremen Skalen zu lösen. Zu solchen Simulationen gehören die Entstehung, das Wachstum und die Verschmelzung supermassiver schwarzer Löcher im frühen Universum, was für die Wissenschaft von grosser Bedeutung ist. Die Fähigkeit, die Planetenentstehung mit hochauflösenden Modellen zu simulieren, wird ausserdem eine wichtige Rolle dabei spielen, die führende Position der Schweiz in der Experimentalphysik und Beobachtungsastronomie zu festigen. Diese Simulationen können einen grossen Einfluss auf Projekte wie den aktuellen, vom Schweizerischen Nationalfonds finanzierten Nationalen Forschungsschwerpunkt PlanetS haben.
Autor
Peter Brönnimann, SBFI
Wissenschaftlicher Berater
Ressort EU-Forschungsrahmenprograme