Supercomputer hilft bei Weltraumsimulation
Einer der leistungsstärksten Supercomputer in Europa hilft dem Finnischen Meteorologischen Institut (FMI) als erste Einrichtung in der Welt einen großangelegten Weltraumsimulator laufen zu lassen. Der Vlasiator ist ein Simulator, der von der Finnischen Akademie unterstützt wird und mit Hilfe einer Finanzhilfe für Nachwuchsforscher (Starting Grant) in Höhe von fast 1 Mio. EUR des Europäischen Forschungsrates (ERC) entwickelt wurde. Zur Entwicklung dieses Simulators wurde ein leistungsstarker Computer des Typs Cray XE6, Hermit genannt, von der PRACE-Rechnerinfrastruktur (Partnership for Advanced Computing in Europe) zur Verfügung gestellt. Er steht auf Rang 12 der renommierten Liste der TOP 500 der weltweit schnellsten Supercomputer und im Ranking der industriell genutzten Supercomputer ist Hermit weltweit die Nummer eins. PRACE ist ein Service für Hochleistungsrechentechnik (High-Performance-Computing, HPC) für Wissenschaftler und Forscher aus Hochschulen und Industrie. Er hat dem Institut für den Vlasiator-Simulator 30 Millionen Kernstunden an Rechenzeit zur Verfügung gestellt. Sie hat einen Gegenwert von rund 1 Mio. EUR und wurde kostenlos erteilt. Sebastian von Alfthan, Wissenschaftler am FMI, erklärt, was diese Stunden bedeuten: "30 Millionen Stunden Rechenzeit bedeutet, dass wir 30 Millionen Kernstunden erhalten. Übersetzt bedeutet dies, dass wir einen Kern eine Stunde lang nutzen können. Wenn wir zum Beispiel unsere Simulationscodes auf 10.000 Kernen laufen lassen, dann sind das 3.000 Stunden, die 125 Tagen entsprechen." Diese Rechenzeit wird für die neueste Raumsimulation, Vlasiator genannt, eingesetzt, die der Modellierung des nahen Weltraums dient und die meiste Rechenzeit erfordert. Der Supercomputer steht in Deutschland, er besitzt 113.664 Kerne und führt über 10 mal 10 hoch 14 Rechenoperationen pro Sekunde aus. Simulationsmodelle werden auf verschiedene Arten verwendet: zum Studium der Prozesse, die an der Entstehung der Polarlichter beteiligt sind, und zur Vorhersage des Weltraumwetters, um Satelliten vor gefährlichem Teilchenregen zu schützen. Das FMI ist auf groß angelegte Computersimulationen spezialisiert, um das Verhalten von Teilchen und elektromagnetischen Feldern in der Nähe der Erde und anderen Körpern im Sonnensystem zu modellieren. Minna Palmroth, die Direktorin für das Erdbeobachtungsprogramm am FMI, die das Vlasiator -Projekt leitet: "Mit der Rechenzeit, die wir erhalten haben, verhält es sich wie beim Wechsel von einem Kleinwagen zu dem leistungsfähigsten Fahrzeug, das es auf der Welt gibt. Mit diesen Mitteln werden wir die ersten auf der Welt sein, die eine umfassende Raumsimulation durchführen, bei der sogar kleinste Phänomene exakt betrachtet werden können. Zum Beispiel werden wir die Eigenschaften der Stoßwelle um die Magnetosphäre viel genauer erkennen können als bisher. Unsere vorläufigen Ergebnisse haben bereits gezeigt, dass kleine Phänomene im Plasma eine wichtige Rolle bei der Bildung der Stoßwelle spielen können. Dies kann auch die Eigenschaften des Plasmas beeinflussen, das in das magnetische Feld einfließt. Vlasiator ist die weltweit erste Simulation auf der Basis der Vlasov-Gleichung, die ein Modell des gesamten Erdmagnetfelds in drei Dimensionen schaffen kann, während zur gleichen Zeit die Partikelverteilungen in sechs Dimensionen abgebildet werden. Das Vlasiator-Modell kann auch auf dem Supercomputer des FMI laufen. Allerdings ermöglichen die Ressourcen, die von PRACE angeboten werden und die höchste Leistung bei europäischen Rechenkapazitäten repräsentieren, genauere und schnellere Modellierung.Weitere Informationen sind abrufbar unter: Finnish Meteorological Institute (FMI): http://en.ilmatieteenlaitos.fi/ Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE): http://www.prace-ri.eu/?lang=en Academy of Finland: http://www.aka.fi/en-GB/A/
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