Supercomputer Hawk an der Universität Stuttgart wird erweitert

Das Höchstleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart (HLRS) erweitert seinen Supercomputer Hawk, einen der schnellsten Höchstleistungsrechner der Welt, um NVIDIA Grafik-Prozessoren (GPUs), wodurch die Architektur des HLRS-Supercomputers von einer reinen Zentralrechnertechnologie zu einer Hybrid-Plattform gewandelt wird. Dieser Schritt optimiert die Rechnerlandschaft des HLRS insbesondere für Deep Learning-Anwendungen und ermöglicht neue Arten von Arbeitsabläufen, die Simulation unter Nutzung von Höchstleistungsrechnen (High-Performance Computing, HPC) mit Big-Data-Methoden kombinieren.

„Unsere Mission am HLRS war es schon immer, sich optimal an den Bedürfnissen unserer Nutzer auszurichten, die primär aus dem Bereich der Computergestützten Ingenieurwissenschaften kommen,“ erklärt Professor Dr.-Ing. Michael M. Resch, Leiter des HLRS. „Viele Jahre lang hat das bedeutet, dass unser Flaggschiff-Rechner auf zentralen Prozessoreinheiten, auf CPUs, aufgebaut sein muss, da diese die Codes der höchst rechenintensiven Simulationen optimal nutzen. In letzter Zeit beobachten wir ein stetig wachsendes Interesse an Deep Learning und an Künstlicher Intelligenz (KI). Diese Anwendungen werden jedoch wesentlich effektiver von Grafikprozessoren bedient. Indem wir nun diesen zweiten Prozessortyp der Architektur unseres Hawk-Rechners hinzufügen, können wir fortan Forschern aus Wissenschaft und Industrie weiterhin bestmöglich dienen, die an vorderster Forschungsfront arbeiten.“

Der 2020 am HLRS in Betrieb genommene Supercomputer Hawk, ein Hewlett Packard Enterprise (HPE) Apollo-System, ist schon in der jetzigen Ausbauphase einer der leistungsfähigsten Höchstleistungsrechner in Europa. In der aktuellen TOP500-Liste, die die schnellsten HPC-Systeme der Welt anhand des sogenannten High-Performance Linpack (HPL) Benchmarks aufführt, debütierte Hawk auf Rang 16. 

Nach der jetzt erfolgten Vertragsunterzeichnung mit HPE wird das HLRS seinen Supercomputer um 24 HPE Apollo 6500 Gen10 Plus Systeme mit 192 NVIDIA A100 GPUs, die sich auf die NVIDIA Ampere-Architektur basieren, ausbauen. Die Erweiterung durch 120 Petaflops an KI-Rechenleistung wird es den HLRS-Nutzern ermöglichen, Anwendungen aus dem Bereich des Deep-Learning, der Hochleistungsdatenanalyse und der KI auf ein und demselben System durchzuführen, das sie aktuell bereits für ihre höchst anspruchsvollen, rechenintensiven Simulationen nutzen. 

Auch wenn immer wieder spekuliert wird, dass KI möglicherweise das Hochleistungsrechnen ersetzen könnte, so ist es aktuell ein Fakt, dass einige der derzeit interessantesten Forschungsvorhaben diese beiden Technologien kombinieren.

Für die Durchführung von Deep Learning-Algorithmen ist es unabdingbar, dass riesige Datenmengen zur Durchforstung der Informationen vorhanden sein müssen. Die Generierung eben dieser Daten ist eine Aufgabe, für die CPU-basierte HPC-Systeme wie Hawk perfekt prädestiniert sind. Modelle, die schließlich mithilfe von Deep Learning-Methoden auf GPU-basierten Systemen erstellt wurden, können Forscher im nächsten Schritt dabei unterstützen, diese riesigen Datensätze effizienter und erfolgreicher zu durchsuchen. Nutzer der Rechenressourcen am HLRS haben schon begonnen, zu untersuchen, wie solche hybride Methoden die Forschung in Bereichen wie Strömungsdynamik, Verbrennung, Robotik und industrieller Produktion beschleunigen könnten.

"Die Erweiterung des Hawk-Rechners durch GPUs wird es ermöglichen, dass hybride Arbeitsabläufe, die das Höchstleistungsrechnen und Künstliche Intelligenz kombinieren, wesentlich effektiver vonstatten gehen“, erklärt Dennis Hoppe, der die KI-Aktivitäten am HLRS leitet. „Benutzer können für ihre Arbeiten auf ein und derselben Prozessorplattform verbleiben, KI-Algorithmen ausführen und die Ergebnisse umgehend in ihre weiteren Berechnungen integrieren.“

Über das Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart

Das Höchstleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart (HLRS) wurde 1996 als erstes Bundeshöchstleistungsrechenzentrum Deutschlands gegründet. Als Einrichtung der Universität Stuttgart und Mitglied des Gauss Centre for Supercomputing stellt das HLRS seine Rechenkapazitäten Nutzern aus Wissenschaft und Industrie zur Verfügung. Das HLRS betreibt modernste Höchstleistungs-rechensysteme und -technologien, bietet erstklassige Weiterbildung in den Bereichen Programmierung und Simulation und forscht an wegweisenden Fragestellungen und Technologien rund um die Zukunft des Höchstleistungsrechnens (HPC). Die HLRS-Expertise umfasst unter anderem die Bereiche parallele Programmierung, numerische Methoden für HPC, Visualisierung, Cloud Computing, Datenanalytik sowie künstliche Intelligenz. Die Nutzer seiner Systeme forschen auf ganz unterschiedlichen Forschungsgebieten mit dem Schwerpunkt auf Ingenieurwissenschaften und angewandte Wissenschaften.