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Motivation

High-Performance Computing (HPC) gehört heute in vielen wissenschaftlichen Disziplinen zu den grundlegenden Forschungsmethoden. Höchstleis-tungsrechner erreichen seit diesem Jahr die Exaflop-Leistungsklasse (mindestens 1018 Operationen pro Sekunde). Damit Anwendungen die Leistung von Exascale-Systemen effizient ausnutzen können, muss die Skalierbarkeit auf sehr großen und heterogenen Systemen verbessert werden. Eine Vielzahl von Komponenten sind für moderne Höchstleistungsrechner notwendig: vom Prozessor über Datenspeicher und Dateisystem bis zu Soft-ware und Algorithmen. Für alle diese Komponenten sind auch neue Technologien und Anpassungen an bestimmte Anwendungen und Schnittstellen notwendig.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung neuer skalierbarer Rechenmethoden zur verbesserten Simulation von Partikeln für die Materialentwicklung. Durch Einbeziehung der sogenannten Dreikörperwechselwirkungen kann die Qualität von Simulationen wesentlich verbessert werden. Jedoch ist dies mit einem viel höheren Rechenaufwand verbunden. Daher werden im Vorhaben insbesondere Fragestellungen der effizienten automatisierten Verteilung der Berechnungen auf heterogenen Hardwareplattformen erforscht, um den Rechenaufwand deutlich zu senken. Basis ist eine bestehende Simulationssoftware. Die Relevanz der neuen Methoden soll exemplarisch in Anwendungen der chemischen Industrie demonstriert werden.

Innovationen und Perspektiven

Die Kerninnovation liegt in der Nutzbarmachung von Dreikörperwechselwirkungen für praxisrelevan-te Fragestellungen bei Partikelsimulationen und der deutlichen Reduzierung des erforderlichen Rechenaufwands. Von der neuen energieeffizien-ten Rechenmethode profitieren zahlreiche Anwen-dungen, z. B. aus dem Bereich der Materialwis-senschaft, der Chemie oder der Pharmazie.