Steigerung des Forschungs- und Innovationspotenzials der EU durch ein hochmodernes Rechner-Ökosystem
Hochleistungsrechnen wird normalerweise zur Lösung komplexer Probleme durch Modellierung, Simulation und Analyse verwendet und ist für die Weiterentwicklung wissenschaftlicher und technischer Forschung von entscheidender Bedeutung. Dank der dauerhaften, europaweiten Forschungsinfrastruktur für Hochleistungsrechnen namens „Partnerschaft für Hochleistungsrechentechnik in Europa“ (PRACE) haben Forschende aus Wissenschaft und Industrie Zugang zu Supercomputern in ganz Europa. Sie verwenden solche Systeme für hochkarätige wissenschaftliche Entdeckungen sowie technische Forschung und Entwicklung. Mit den Durchführungsphasen der Forschungsinfrastruktur von PRACE seit 2010, welche die EU-finanzierte Bereitstellung von PRACE Hochleistungsrechendiensten umfassen, wurden Forschenden über 21 Milliarden Kernstunden an Rechnerzeit zur Verfügung gestellt. Sie haben bahnbrechende Ergebnisse durch groß angelegte Simulationen natürlicher Phänomene und technischer Systeme sowie durch die Analyse großer Datenmengen in verschiedenen Disziplinen erzielt. Eine dieser Forscherinnen, Dr. Alice-Agnes Gabriel vom Department für Geo- und Umweltwissenschaften Geophysik der Ludwig-Maximilians-Universität München, gewann den PRACE Ada Lovelace Award 2020 für Hochleistungsrechnen für ihre herausragenden Beiträge zu und Auswirkungen auf Hochleistungsrechnen in Europa. Der Preis dient dem Andenken an die englische Mathematikerin und Schriftstellerin Augusta Ada King, Gräfin von Lovelace (1815-1852), die für ihre Arbeit an dem von Charles Babbage entwickelten mechanischen Allzweckcomputer bekannt ist. In einem Dokument auf der Projektwebsite wird Núria López, Vorsitzende des wissenschaftlichen Lenkungsausschusses von PRACE zitiert: „Dr. Alice-Agnes Gabriel verwendet numerische Simulationen in Verbindung mit experimentellen Beobachtungen, um unser Verständnis der Erdbeben zugrunde liegenden Physik zu verbessern. Die Arbeit ist ausgesprochen umfassend und kann unser Wissen und unsere Sicherheit gegenüber diesen Naturphänomenen verbessern.“ Dr. Gabriel wirkte außerdem am EU-finanzierten Projekt ExaHyPE (An Exascale Hyperbolic PDE Engine) mit, das im September 2019 endete. Darüber hinaus ist sie am laufenden ChEESE-Projekt (Center of Excellence für Exascale in Solid Earth) beteiligt.
Meilenstein der Kryptographie
Unter den verschiedenen, von PRACE unterstützten, wissenschaftlichen Projekten erreichte ein Projekt, das 32 Millionen Kernstunden auf dem deutschen JUWELS-Supercomputer erhielt, einen Meilenstein des Hochleistungsrechnens in der Kryptographie, wie in einer Pressemitteilung erläutert wird. Das „New Records for Integer Factorization and Discrete Logarithm“ genannte Projekt erzielte gleich zwei Rekorde im Bereich der RSA-Faktorisierung. RSA (Rivest-Shamir-Adleman) bezeichnet eine Verschlüsselungstechnologie mit öffentlichem Schlüssel, die häufig bei der sicheren Datenübertragung eingesetzt wird. In derselben Pressemitteilung heißt es weiter: „Ein Team europäischer Wissenschaftler unter der Leitung von Paul Zimmermann von INRIA, Frankreich, gab bekannt, dass es neben dem größten diskreten ganzzahligen Logarithmus (795 Bit) auch die bislang größte RSA-Schlüsselgröße (RSA-240) berechnet hat.” Weiter heißt es: „Das Ergebnis ist besonders bemerkenswert, da das Erreichte über Moores Gesetz hinausgeht: Aufgrund der aktuellen Verbesserungen bei der Hardware hätten wir noch einige Jahre auf dieses Ergebnis warten müssen. Verbesserungen in der zahlkörpersiebenden Software und Algorithmen ermöglichten es, beide Rekorde gleichzeitig zu brechen und das Mooresche Gesetz zu umgehen.“ PRACE befindet sich in der sechsten Durchführungsphase im Rahmen von PRACE-6IP (PRACE 6th Implementation Phase Project). Das Ziel von PRACE-6IP ist es, den Anwendungsbereich von PRACE durch neue und vom Konsortium vorgeschlagene gemeinsame Aktivitäten fortzusetzen und zu erweitern. Es bietet maßgeschneiderte Schulungs- und Kompetenzentwicklungsprogramme und bereitet Strategien und bestmögliche Verfahren für Hochleistungsrechnen im Exa-Bereich mit neuartigen Softwarelösungen vor. PRACE hat 26 Mitglieder, die die EU-Mitgliedstaaten und assoziierte Länder vertreten. Weitere Informationen: PRACE-6IP-Projektwebsite
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