Hochleistungsrechner SuperMUC knackt mit Erdbebensimulation Rekordmarke

15. April 2014, 15:03
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Supercomputer schaffte mit Simulationssoftware mehr als eine Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde

München - Die neu entwickelte Erdbebensimulationssoftware SeisSol soll Geophysikern dabein helfen, Bruchprozesse und seismische Wellen im Untergrund der Erde zu erforschen. Ziel ist es, Erdbeben möglichst realistisch zu simulieren, um auf zukünftige Ereignisse besser vorbereitet zu sein und um die zugrunde liegenden Mechanismen besser zu verstehen. Die Berechnung dieser Simulationen ist jedoch so komplex, dass selbst Supercomputer an ihre Grenzen stoßen.

Bayrische Forscher von der Technischen Universität München (TUM) und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) haben SeisSol auf dem Höchstleistungsrechner SuperMUC der Bayerischen Akademie der Wissenschaften so effizient optimiert, dass die "magische" Marke von einem Petaflop pro Sekunde geknackt wurde – einer Rechenleistung von einer Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde.

Die Informatiker, Mathematiker und Geophysiker von der Technischen Universität München (TUM) und der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) passten das Programm SeisSol so an die Parallelrechenstruktur des Garchinger Höchstleistungsrechners SuperMUC an, dass die Berechnungen um einen Faktor Fünf schneller wurden. Mit einem virtuellen Experiment erreichten sie auf dem SuperMUC einen neuen Rekord: Um Vibrationen innerhalb des geometrisch sehr komplizierten Vulkans Merapi auf der Insel Java zu simulieren, führte der Supercomputer 1,09 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde durch. SeisSol konnte diese ungewöhnlich hohe Rechenleistung über die gesamte Laufzeit von drei Stunden halten und nutzte dabei alle 147.456 Rechenkerne des SuperMUC.

Hocheffiziente Simulation

Möglich wurde das durch eine umfassende Optimierung und die komplette Parallelisierung aller 70.000 Codezeilen von SeisSol, das nun Rechenleistungen von bis zu 1,42 Petaflop pro Sekunde erzielen kann. Dies entspricht 44,5 Prozent der theoretisch auf dem SuperMUC verfügbaren Leistung. Damit gehört SeisSol weltweit zu den effizientesten Simulationsprogrammen seiner Art. "Damit wird es möglich, viele grundlegende Mechanismen von Erdbeben besser zu verstehen, um hoffentlich besser auf zukünftige Ereignisse vorbereitet zu sein," meint Geophysiker Christian Pelties von der LMU.

Als nächste Schritte sind Simulationen von Erdbeben geplant, die sowohl den Bruchprozess auf der Meterskala als auch die dadurch erzeugten zerstörerischen seismischen Wellen simulieren, die sich über hunderte Kilometer ausbreiten. Die Ergebnisse sollen das Verständnis von Erdbeben verbessern und eine genauere Einschätzung möglicher zukünftiger Ereignisse ermöglichen. (red, derStandard.at, 15.04.2014)

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