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Kultur

Deutschlands neues Superhirn

Im Jülicher Forschungszentrum ist Europas schnellster Superrechner in Betrieb genommen worden. Er ist 50.000 Mal so schnell wie ein PC. Ein Superhirn, das selbst nüchterne Informatiker zum Schwärmen bringt.

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Thomas Lippert mit dem Supercomputer JuBL im Forschungszentrum in Juelich

Zunächst ist man ein wenig überrascht: Der Supercomputer mit dem Namen "Jülich Blue Gene/L" ist kleiner als man denkt. Vier schwarze, mannshohe Schränke stehen in einer Reihe, getrennt durch schmale Gänge. Doch die Schränke sind vollgestopft mit Elektronik. Kein Blatt Papier passt zwischen die einzelnen Bauteile.

Die kennt der Leiter des John-von-Neumann-Instituts am Jülicher Forschungszentrum, Thomas Lippert, ganz genau: "Der Rechner schafft 46 Billionen Recheneinheiten pro Sekunde und besitzt mehr als 16.000 Prozessoren. Diese müssen synchron arbeiten, um die hohe Leistung des Computers auf ein Problem anwenden zu können."

Computer arbeitet wie das menschliche Gehirn

Blue Gene kann mit dem menschlichen Gehirn verglichen werden. Der Computer arbeitet ebenso wie das Gehrin mit einer niedrigen Frequenz, damit nur eine geringe Abwärme entsteht. Das ist wichtig für eine Maschine, die bei zu hohen Temperaturen Schaden nehmen könnte. Zudem laufen die chemischen Prozesse im Gehirn hochparallel ab und es ist äußerst kompakt gebaut - ebenso wie der Supercomputer.

Supercomputer IBM Blue Gene/L

Auf dem schnellsten Computer Europas laufen Simulationen, die aus äußerst rechenintensiven Prozessen bestehen

Den Vergleich Mensch-Maschine findet auch Thomas Lippert passend: "Selbst wenn der Supercomputer Rechenaufgaben rechnet und das menschliche Gehirn eigentlich nicht dafür gedacht ist, wie ein Computer dieser Art zu rechnen: Die Transistoren und die Neuronen kann man schon vergleichen. Die Anzahl der Operationen, die das menschliche Gehirn machen kann, liegt noch etwas höher als die Anzahl der Operationen, die der Rechner mit seinen Transistoren ausführt. Aber wir kommen der Kapazität des menschlichen Gehirns immer näher."

Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts

Das freut Wissenschaftler in ganz Europa, die das künstliche Superhirn nutzen werden. "Supercomputing", wie man die Nutzung der Großrechner in der Fachsprache nennt, gilt als die Schlüsseltechnologie des 21. Jahrhunderts. Wer nicht mit hochleistungsfähigen Computern rechnen kann, wird in Zukunft zumindest in der Wissenschaft hinterherhinken.

Dabei wird auch die Zusammenarbeit von Forschern aus unterschiedlichen Disziplinen immer wichtiger werden, um beispielsweise neue Technologien zur Energieerzeugung zu entwickeln oder die Entstehung des Weltalls zu erforschen. "Man braucht Supercomputer, um die großen Aufgaben, die wir heute in der Wissenschaft haben, mit Simulationen zu unterstützen. Auf normalen PCs müssten Sie Jahre, Jahrzehnte, manchmal sogar Jahrhunderte rechnen, um die gleichen Aufgaben rechnen zu können, die Sie heute mit Supercomputern in Stunden oder Tagen rechnen können", sagt Lippert.

Blue Gene berechnet Klimamodelle

Auf dem Blue Gene in Jülich kann zum Beispiel die Verteilung der Ozonschicht über der Arktis simuliert werden. Entsteht das gefürchtete Ozonloch, hat das Auswirkungen auf unser Klima. Mit 46 Billionen Rechenoperationen pro Sekunde kann der Prozess auf dem neuen Superrechner viel schneller und genauer sichtbar gemacht werden als bislang.

Doch das ist noch nicht alles. "In den nächsten fünf Jahren wollen wir die Biologie einer kompletten Zelle verstehen. Eine solche Aufgabe können Sie nur mit einem Supercomputer bewältigen", sagt Thomas Lippert, der sich viel vorgenommen hat: "Wir wollen zum Beispiel verstehen, wie die Alzheimer-Erkrankung entsteht. Mit dieser Maschine haben wir die Chance, die komplexen Prozesse, die bei der Fehlfaltung der entsprechenden Proteine stattfinden, zu verstehen."

Warteschlangen vor dem Rechner

Denkpausen werden dem Superhirn in Zukunft wohl kaum gegönnt. Schon jetzt gibt es zehnmal so viele Nutzungsanträge wie Rechnerleistung zur Verfügung steht. Der leistungsstärkste Rechner Europas ist aber nicht der alleinige Grund. Auch die rund 20-jährige Erfahrung der Jülicher Wissenschaftler im Bereich Supercomputing wiegt schwer. Rund 200 Forschergruppen nutzen schon jetzt die anderen Großrechner des Zentrums. In Zukunft soll die Forscher-Elite aus ganz Europa am Blue Gene rechnen.