Höchstleistungsrechnen: Stuttgarter Supercomputer „Hunter“ geht in Betrieb

Mit „Hunter“ schlägt das HLRS ein neues Kapitel in der Geschichte des Supercomputings in Stuttgart auf. „Ein Höchstleistungsrechner wie der neue Hunter ist nicht einfach nur eine technische Innovation – er ist vielmehr notwendig für die Zukunftsfähigkeit unseres Landes und ein Schlüssel für Fortschritt in Wissenschaft und Wirtschaft“, sagt Petra Olschowski, Ministerin für Wissenschaft, Forschung und Kunst in Baden-Württemberg. „Das wiederum ist eine Grundlage für unseren Wohlstand. Baden-Württemberg ist in Sachen Supercomputing und künstliche Intelligenz europaweit führend und international konkurrenzfähig. Das HLRS an der Universität Stuttgart spielt dabei eine Schlüsselrolle. Mit Hunter lassen sich beispielsweise die nächste Generation sicherer, leiserer und umweltfreundlicher Flugkörper wie Helikopter, Flugtaxis und drohnengestützte Lieferdienste modellieren. Die zusätzliche Rechenleistung ist auch für Fortschritte in der Quantenmechanik, Klimatologie, Astrophysik und Energieforschung relevant.“ Prof. Peter Middendorf, Rektor der Universität Stuttgart erklärt: „Hunter bietet Wissenschaftler*innen an der Universität Stuttgart und deutschlandweit eine zukunftsfähige Infrastruktur für KI-basierte Simulationen und Höchstleistungsrechnen in neuer Qualität. Von Hunter profitiert aber auch das gesamte Ökosystem unserer Hochschule mit seinen Global Playern, seinen starken mittelständischen Unternehmen und seiner wachsenden Start-up-Szene“.

Das von Hewlett Packard Enterprise (HPE) entwickelte und hergestellte System des HLRS basiert auf Hardware der neuesten Generation und innovativer Software für das Systemmanagement. „Hunter“ legt den Grundstein für die Zukunft des Supercomputing am Standort Stuttgart. Diese Systeme können extrem rechenintensive Prozesse mit hoher Geschwindigkeit durchführen und sind die Voraussetzung unter anderem für präzisere Simulationsmodelle, für die Entwicklung komplexer KI-Algorithmen und für komplexe KI-Anwendungen.

„Hunter“ soll dazu beitragen, komplexe wissenschaftliche Probleme zu lösen, zum Beispiel in den Ingenieurwissenschaften, in der Wetter- und Klimamodellierung, der biomedizinischen Forschung oder den Materialwissenschaften. Darüber hinaus wird Hunter öffentlichen Behörden und der Industrie Zugang zu leistungsstarken, sicheren HPC- und KI-Ressourcen bieten, vor allem Start-ups und mittelständischen Unternehmen.

Mit einer theoretischen Spitzenleistung von 48,1 Petaflops, also 48,1 Billiarden Fließkommaoperationen pro Sekunde, ist „Hunter“ fast doppelt so schnell wie der bisherige Supercomputer des HLRS, „Hawk“. Gleichzeitig gelingt dem Zentrum mit „Hunter“ ein Wechsel in der Rechnerarchitektur. In früheren Systemen kamen für eine höhere Rechnerleistung eine große Anzahl von CPUs, also zentrale Verarbeitungseinheiten, zum Einsatz. Mit dem Übergang zu einer APU- (Accelerated Processing Unit-) basierten Architektur kombiniert nun „Hunter“ die herkömmlichen Prozessoren mit Graphic Processing Units (GPUs). Diese Prozessoren ermöglichen es große Datenmengen gleichzeitig zu verarbeiten sowie parallele Berechnungen schneller, effizienter und deutlich nachhaltiger als bislang durchzuführen. Die neue Systemarchitektur beinhaltet auch einen Datenspeicher mit hoher Bandbreite. Insgesamt ermöglicht sie eine höhere Leistung und senkt gleichzeitig den Energieverbrauch von „Hunter“ bei Spitzenleistung im Vergleich zu „Hawk“ um 80 Prozent.

„Hunter“ soll auch traditionelle Anwendungen des Höchstleistungsrechnens unterstützen, bietet aber dank der Umstellung der Architektur von CPUs auf APU-Beschleuniger auch eine leistungsfähige Infrastruktur für künstliche Intelligenz. Daher kann mit dem neuen System die Nutzergemeinschaft des HLRS um Datenwissenschaftler*innen und Spezialist*innen erweitert werden, die maßgeschneiderte große Sprachmodelle entwickeln sowie Deep-Learning-Projekte und komplexe Datenanalysen durchführen. Die Kombination von CPUs und GPUs in einem einzigen Paket soll die Entwicklung und Ausführung neuartiger hybrider Rechenabläufe erleichtern, die Simulation, Datenanalyse und künstliche Intelligenz auf innovative Weise kombinieren. Simulationen könnten zum Beispiel auf „Hunter“ verwendet werden, um synthetische Datensätze für das Training von KI-Algorithmen zu erzeugen. Umgekehrt könnte künstliche Intelligenz in Simulationsworkflows integriert werden, um rechenintensive Codes zu beschleunigen.

„Die rasante Entwicklung von KI und der zunehmende Fokus auf Nachhaltigkeit im Supercomputing bringen das Höchstleistungsrechnen in eine spannende, transformative Phase“, sagt Prof. Michael Resch, Direktor des HLRS. „Mit Hunter erhält unsere Nutzergemeinschaft eine hochmoderne Top-Infrastruktur, die sie in dieser sich verändernden Technologielandschaft unterstützt und sie an der Spitze wissenschaftlicher Forschung und industrieller Innovationen wettbewerbsfähig bleiben lässt."

„Hunter“ ist als Übergangssystem konzipiert, das den Weg für den nächsten Supercomputer des HLRS ebnen soll. Der kommende Höchstleistungsrechner „Herder“ soll von HPE im Jahr 2027 installiert werden. „Herder“wird mit mehreren hunderten Petaflops pro Sekunde eine weitaus höhere Spitzenleistung als "Hunter" erreichen.  Da „Hunter“ über eine ähnliche GPU-beschleunigte Architektur wie „Herder“ verfügt, kann die Nutzergemeinschaft des HLRS ihre Codes schon jetzt so vorbereiten, dass sich die enorme, bald zur Verfügung stehende Rechenleistung voll ausschöpfen lässt.

In der Anfangsphase der im Dezember 2024 gegründeten deutschen AI-Factory „HammerHAI“ soll „Hunter“ das Rückgrat der künstlichen Intelligenz bilden. Nach dem Start im Laufe des Jahres 2025 soll HammerHAI Lösungen und Services entwickeln, die die Barrieren zur Nutzung von künstlicher Intelligenz in Europa abbauen sollen. Im Jahr 2026 soll am HLRS ein neuer KI-optimierter Supercomputer der European High-Performance Computing (EuroHPC) Joint Undertaking zur Verfügung stehen, der umfangreiche KI-Rechenleistungen für die deutsche und europäische Wissenschaft und Wirtschaft bereitstellt.

Der Höchstleistungsrechner „Herder“ soll in einem neuen Gebäude hinter dem HLRS untergebracht werden, dessen Bau bald beginnen soll. Das sogenannte HLRS III wird nachhaltige Materialien verwenden, mit Photovoltaikanlagen ausgestattet sein und die von „Herder“ erzeugte Wärme zur Beheizung anderer Gebäude auf dem Vaihinger Campus der Universität Stuttgart nutzen. Als Anerkennung für seine nachhaltige Infrastrukturplanung wurde das HLRS im Oktober 2024 mit dem „Datacenter Strategy Award für Transformation“ ausgezeichnet.

„Hunter“ wurde von Hewlett Packard Enterprise (HPE) entwickelt und hergestellt. Die Gesamtkosten für das neue System betrugen fünfzehn Millionen Euro. Die Hälfte der Mittel stellte das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst (MWK) Baden-Württemberg im Rahmen seiner Strategie für Höchstleistungsrechnen/Datenintensives Rechnen (HPC/DIC) zur Verfügung. Die zweite Hälfte übernimmt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) innerhalb des SiVeGCS-Projekts (Sicherstellung der weiteren Verfügbarkeit der Supercomputing-Ressourcen des GCS). Die Förderung wurde vom Gauss Centre for Supercomputing (GCS), dem Zusammenschluss der drei Bundeshöchstleistungsrechenzentren Deutschlands, ermöglicht.

Weitere Informationen: Presseinformation HLRS