4 - Simulation mit Supercomputern: Die Grenzen der Vorhersagbarkeit sprengen [ID:8915]
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So, einen schönen guten Abend, meine Damen und Herren, schön, dass Sie da sind. Ich freue mich,

hier mal wieder vortragen zu können. Das passiert ja nicht allzu oft. Ich glaube,

in meinem Fall war es zuletzt vor 15 Jahren, ich bin seit 18 Jahren in Erlangen und da war

irgendwann einmal ein Jahr der Informatik und es ist ganz schön zu sehen, was sich so getan hat in

der ganzen Zeit und das, was ich so mache in der Forschung, hier mal wieder auch ein Publikum

vorstellen zu können, das vielleicht nicht so sehr fokussiert ist, wie ich das sonst eben habe.

Wie Sie sehen, ich komme aus Erlangen, ich habe auch noch ein Standbein in Frankreich,

in Toulouse, einem Forschungszentrum, das industrienah auch in den Themen arbeitet.

Um den Vortrag heute zu gliedern, ich werde noch mal ganz kurz was zu Supercomputern sagen,

aber da letzte Woche ja der Vortrag von Herrn Treibig, früher Treibig, jetzt Eitzinger war,

über die Technik von Supercomputern, werde ich das ganz, ganz kurz machen können und kann mich

dann auf die Nutzung der Computer für wissenschaftliche Probleme fokussieren. Ich

hatte abgesprochen im Vorfeld, dass das eine Beispiel, das ich bringen werde, aus der Geophysik

kommt und dann kommt ein Blog, wo ich so ein Potpourri von verschiedensten anderen Sachen habe,

eigentlich bloß so kurze Snapshots und ein paar Bilder, weil es mir wichtig ist, rüber zu bringen,

wie breit das Ganze ist, wie viele Möglichkeiten es da gibt und dann fast schon ein bisschen in

Richtung Wissenschaftstheorie oder Philosophie. Das, was dem Untertitel von meinem Vortrag entspricht,

wie man Wissenschaft vorhersagefähig machen kann und was das für Konsequenzen hat.

Ja, die zwei Maschinen in den zwei Spalten, die Sie hier sehen, sind derzeit die zwei der schnellsten

Computer, Nummer zwei und drei in Deutschland, aber weltweit nur noch Nummer 22 und Nummer 44.

Die sind leistungsfähige Maschinen, wir sind sehr froh, dass wir sie haben, aber da muss ich drüber

im Klaren sein, dass sich das eine Welt ist, die sich rasend schnell verändert. Wir haben jetzt

fast 50 Jahre hinter uns, wo diese Rechner pro Jahrzehnt um den Faktor 1000 schneller geworden

sind. Hätten sich Autos in einer ähnlichen Geschwindigkeit beschleunigt, würden wir schon

lange zwischen den Galaxien hin und her reisen und diese Möglichkeiten, die sich daraus ergeben,

diese Rechner zu haben, eigentlich erst die letzten 20 Jahre, vielleicht sogar bloß zehn Jahre für

manche Anwendungsfälle in einer Leistungsfähigkeit, die es einem ermöglicht, richtige Physik zu

simulieren. Das ist das, was mein Fachgebiet antreibt und Sie sehen da ist links eine Spalte,

da taucht jetzt gleich die Nummer eins auf. Diese Maschine steht in China und wenn Sie den sozusagen

das eine Kriterium, das die Leistungen vergleicht anschauen, sehen Sie das hier. Da liegt also so ein

Faktor 20 oder 30 dazwischen drinnen, was uns die Chinesen da abgehängt haben und das, wenn irgendjemand

von Ihnen Gelegenheit hat, einem der politischen Entscheidungsträger, die irgendwo die Geldhähne

aufdrehen könnten, das weiterzugeben, dann sagen Sie das. Man kann sogar noch genauer sagen,

diese eine chinesische Maschine ist eine einzelne Maschine schneller als alle Supercomputer, die wir

in Deutschland gemeinsam haben. Wenn Deutschland und Frankreich ihre Supercomputer zusammenschalten

würden, dann wären sie noch schneller, aber nur dann. Und das ist nur eine von den Maschinen, China

hat da gewaltig aufgerüstet in dieser Top 500 Liste, die die schnellsten Maschinen der Welt,

sozusagen die obersten 500 charakterisiert, haben sie inzwischen mehr Rechner drinnen als die USA.

Das ist auch sozusagen, China wird von Ingenieuren und Wissenschaftlern geleitet, anders als derzeit

die westliche Führungsmacht und dort gibt es also ein gewisses Wissen darüber, wo das Ganze hingehen

könnte und man redet da gar nicht drüber, man macht es dort einfach. Okay, ja, das sozusagen als

politische Vorrede, jetzt wir haben leistungsfähige Maschinen, wir haben auch das Know-how, das Know-how

aufzubauen, dauert lange, weil man verschiedene Dinge zusammenbringen muss, das sage ich dann

gleich nochmal etwas. Und jetzt komme ich einfach zu dieser einen Anwendung, die ich ein bisschen

genauer erklären möchte. Es geht um den Erdmantel, das ist der Schicht Felsen, die unter unseren

Füßen ungefähr beginnt, knapp 3000 Kilometer nach unten reicht, bis dort der flüssige Erdkern

angeht. Anders als man es vielleicht in der Schule lernt oder noch in Erinnerung hat, ist dieser

Felsenmantel auf unseren normalen Zeitskalen fest, er geht dann immer, gerät unter immer höhere

Drücke und wird immer heißer, sodass er, obwohl er ein Festkörper ist, sich insbesondere auf den

Zeitskalen, die geologisch relevant sind, sich anfängt, wie eine sehr zähe Flüssigkeit zu

Teil einer Videoserie :

Zugänglich über

Offener Zugang

Dauer

01:00:08 Min

Aufnahmedatum

2017-12-07

Hochgeladen am

2018-03-15 09:44:42

Sprache

de-DE

Mit Supercomputern können physikalische Prozesse nachgebildet werden. Dazu müssen die wesentlichen Wirkungszusammenhänge herausgefunden und in Rechenvorschriften umgesetzt werden. In immer mehr Simulations­anwendungs­gebieten wird eine quantitative Vorhersage möglich, wie z. B. bei der Wetter­vorhersage. Dies erfordert jedoch feinst mögliche Auflösungen, was zu einem extrem hohem Rechen- und Speicheraufwand führt, der nur mit modernen Supercomputern erbracht werden kann.

Im Vortrag werden wir die Simulation der Erdmantelkonvektion als Beispiel verwenden. Dieser geodynamische Prozess ist die treibende Kraft der Kontinentalverschiebung, Ursache für die Formung von Gebirgen und für die Entstehung von Erdbeben.

Die Prozesse laufen jedoch auf einer Zeitskala von ca. 100 Millionen Jahren ab und umfassen das gesamte Volumen des Planeten mit ca. 1012 km3 (einer Billion, im Angelsächsischen: einer Trillion). In diesem Fall ist es nur mit Simulationen möglich, die Zeit- und Raumskalen zu beobachten, die zum Verständnis der physikalischen Prozesse erforderlich sind.

Tags

Zeitskala Simulation Physik Supercomputer Prozesse Wirkungszusammenhänge Rechenvorschriften Anwendungsgebiete Auflösung Rechenaufwand Speicheraufwand Erdmantelkonvektion Geodynamik Kontinentalverschiebung Gebirgsentstehung Erdbeben Raumskala quantitative Vorhersage
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