„Seit der Gründung des Rechenzentrums ist eines der wichtigsten Ziele, den Kunden aus Forschung und Industrie die jeweils leistungsfähigsten Rechenanlagen für wissenschaftlich-technische Berechnungen zur Verfügung zu stellen“, sagte 1994 dessen damaliger Direktor Prof. Roland Rühle, als die Cray C-94 mit dem größten Realspeicher im Vektorcomputing weltweit installiert wird. Noch heute hat diese Aussage Gültigkeit, die fast logische Folge der steten Vorreiterrolle: Schon 1996 heißt es „Erstes Bundesrechenzentrum für Stuttgart“. Mit seinen Supercomputern findet es sich an der Spitze Europas und zählt zu den leistungsfähigsten Rechenzentren der Welt. Zeitgleich wird die hww GmbH (Höchstleistungsrechnen für Wissenschaft und Wirtschaft) gegründet, bei der Nutzer aus Forschung und Industrie Rechenzeiten kaufen können. Das Konzept ist noch heute erfolgreich, Gesellschafter sind die Universitäten Stuttgart, Karlsruhe und Heidelberg, die Porsche AG, T-Systems sowie das Land Baden-Württemberg.

	Augmented Reality: Überlagerung von Simulationsdaten mit einem realen Experiment im Windkanal.                                                       (Foto: HLRS)

Einstieg in den Teraflop-Bereich

Es war ein Meilenstein des Metacomputing – und zugleich Weltrekord –, als mittels der am HLRS entwickelten Software 1997 erstmals auf beiden Seiten des Atlantiks, in Stuttgart und Pittsburgh, zwei Supercomputer gekoppelt wurden und einen Kristall von 1.399.440.000 Atomen mit Molekulardynamik simulierten. Knapp sechs Jahre später wird ein weltumspannendes Netz realisiert werden. Zunächst hält jedoch 1998 die dreidimensionale Simulation komplexer Prozesse in Vaihingen Einzug – das erste Virtual Environment Labor an einer deutschen Universität wird als Dienstleistungseinrichtung in Betrieb genommen. „Virtuelle Prototypen statt teurer Modelle“ lautet nun die Devise in nicht wenigen Unternehmen. Der Einstieg in den Teraflop-Bereich – in eine Billion Rechenoperationen pro Sekunde – folgt 2000. „Europaweit einmalig ist das HLRS nun in der Lage, seinen Benutzern beinahe jede verfügbare Rechnerarchitektur bereitzustellen“, vermeldet der unikurier.

Neubau für den Superrechner

International viel beachtet und mit amerikanischen und japanischen Zentren auf Augenhöhe agierend, wird das HLRS im Jahr 2003 zu einer eigenständigen Institution, und kurz darauf hat dessen Direktor Prof. Michael Resch doppelt Grund zur Freude: In der Nobelstraße 19 kann er einen Neubau beziehen, zusammen mit seinem Team und einem NEC SX-8 – dem mit 12.7 Tflop/s schnellsten Rechner Deutschlands und in seiner Funktion als Vektorrechner schnellsten Supercomputer Europas. Ob Astrophysik, theoretische Chemie, Materialforschung, Medizin, Klimaforschung oder Luft- und Raumfahrt, komplexe Systeme aus so gut wie jedem Bereich sind nun modellier- und in 3-D simulierbar. Prozessen mit Milliarden von Teilchen, wie man sie etwa beim Laserbohren oder dem Transport von Proteinen vorfindet, gehen die Uni-Wissenschaftler damit ebenso auf den Grund wie beispielsweise Flügeloberflächen, deren Optimierung den Kerosinverbrauch reduzieren hilft. Und universitäre Ausgründungen setzen beispielsweise bei der Berechnung idealer Verbrennungsvorgänge in Kraftwerken auf den Superrechner wie auch zur Entwicklung maßgeschneiderter Visualisierungsprogramme für Engineeringprozesse der mittelständischen Industrie. Um Wissenschaftlern unabhängig von der technischen Ausstattung vor Ort die Bearbeitung komplexer Fragestellungen zu ermöglichen, arbeitet man am HLRS seit einem Jahr im Rahmen des Projekts D-Grid daran, Rechner, Software und Daten deutschlandweit zu vernetzen. Ziel des Gauss Centre for Supercomputing, zu dem sich aktuell die drei Höchstleistungsrechenzentren in Stuttgart, München und Jülich zusammengeschlossen haben, ist es, eines der auf EU-Ebene geplanten europäischen Höchstleistungsrechenzentren nach Deutschland zu holen.

Mit „Mixed Reality“ in die Zukunft

Hauptsächlich Großunternehmen aus der Automobilindustrie und dem Maschinenbau setzen auf die Zusammenarbeit mit dem HLRS, aber auch immer mehr Mittelständler werden hellhörig, erkennen das sich ihnen bietende Potenzial. Der Entwicklungszyklus eines Produkts wird beschleunigt, schnelle, leistungsfähige und kostengünstige Lösungen können gefunden werden. „In vielen Produktionsprozessen ist die Simulation gar nicht mehr wegzudenken“, weiß Michael Resch, und auch die Visualisierung wird zu einem immer wichtigeren Element. Besonders beeindruckend ist die sogenannte Mixed Reality, bei der sich reale Bilder mit Simulationsergebnissen in Echtzeit kombinieren lassen. Technikern, Ingenieuren und Designern eröffnet sich dank ihr eine ganz neue, effektivere Art der Zusammenarbeit. Weltweit im Bereich der Visualisierung führend, kann man sich am HLRS darüber freuen, dass sich 2005 Microsoft gar selbst angetragen hat, diese Forschung zu unterstützen. Die Herausforderung der Zukunft ist für Michael Resch, „dass jedermann am heimischen PC visualisieren kann“. Vorerst ist er aber als erster Redner aus Deutschland zur größten Supercomputerkonferenz, der SC07, in die USA geladen, um dort über das Supercomputing am HLRS und die Industriekooperation zu berichten.

Julia Alber