Co-Design-Ansatz zur Optimierung des Rechnens mit dünnbesetzten Matrizen für das zukünftige Supercomputing
Ziel des Gemeinsamen Unternehmens EuroHPC ist der Ausbau und die Stärkung eines ganzheitlichen Ökosystems im High-Performance Computing in Europa. In EuroHPC werden Höchstleistungsrechner in Europa beschafft und betrieben. Parallel werden im Förderaufruf 2019 FuE-Projekte zu Technologien und Anwendungen gefördert, in denen hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit und Effizienz von Software-Technologien im Vordergrund stehen. Durch einen Co-Design-Ansatz sollen Hard- und Software aufeinander abgestimmt werden.
Ein zentrales Element von Algorithmen und Anwendungen im Hochleistungsrechnen ist die Verwendung von Matrizen. In vielen Anwendungsfällen handelt es sich dabei um Matrizen, die sehr viele Nullen enthalten, sogenannte dünnbesetzte Matrizen. Diese können nur schwer effizient auf HPC-Systemen verarbeitet werden. Ziel des SparCity-Projektes ist es, mithilfe von analytischen und auf maschinellem Lernen basierende Vorhersagen, das Rechnen mit solchen Matrizen zu optimieren. Um dies zu erreichen, wird eine Art digitaler Zwilling entwickelt, bei dem es wichtig ist, auf das Software-Hardware-Co-Design zu achten, um über die Nachbildung des Gesamtsystems sicherzustellen, dass die optimierten Berechnungen auch das richtige Ergebnis liefern.
Die entwickelten KI-Methoden ermöglichen eine effizientere und energiesparende Berechnung von Standardaufgaben im Bereich des Hochleistungsrechnens und darüber hinaus auch die leichte Einbindung von künftigen neuartigen Prozessoren.