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Das Ökosystem für Hochleistungsrechnen in Europa ausbauen

Mit Supercomputern können einige der komplexesten wissenschaftlichen Fragen beantwortet werden. In diesem CORDIS Results Pack zu Hochleistungsrechnen werden 15 europäische Projekte vorgestellt, die über das einzigartige Gemeinsame Unternehmen für europäisches Hochleistungsrechnen (GU EuroHPC) unterstützt wurden mit dem Ziel, Europa an der Front der Revolution des Hochleistungsrechnens und der Quanteninformatik zu positionieren. Die Investition des GU EuroHPC dient dem Ziel, ein Ökosystem für Hochleistungsrechnen und Quanteninformatik von Weltrang in Europa aufzubauen, um die Forschung und Industrie zu beschleunigen, die europäische Wettbewerbsfähigkeit und Innovation zu stärken und die Lebensqualität der europäischen Bürgerinnen und Bürger anzuheben.

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Supercomputer sind fortschrittliche Systeme mit extrem hoher Rechenleistung. Sie können Berechnungen ausführen, für die mehr Leistung erforderlich ist, als herkömmliche Computer aufbieten können, und können so einige der rechenintensivsten Probleme der Welt lösen. Die Dienstleistungen zum Hochleistungsrechnen (HPC) auf Supercomputern sind entscheidend, um neue Wirkstoffe zu finden, die Diagnose und Behandlung von Krankheiten zu beschleunigen, den Klimawandel zu modellieren, schwere Wetterereignisse vorherzusagen, die Cybersicherheit auszubauen, effizientere Windkraftanlagen und Flugzeuge zu konstruieren oder sogar nachhaltigere Produkte zu entwickeln. Dennoch müssen bei der Entwicklung und dem Aufbau von Hochleistungsrechensystemen zahlreiche Probleme überwunden werden. Das GU EuroHPC investiert in den Entwurf von Computer-Hardware wie leistungsstarken Mikroprozessoren und Architekturen, um Tausende einzelne Verarbeitungskerne zu verbinden, sowie die Gestaltung von Software, um die Leistung dieser Kerne effizient zu bündeln. Ein Vorteil dieser gemeinsamen Gestaltung ist, dass der hohe Stromverbrauch und die generierte Abwärme dieser Systeme reduziert wird. Das GU EuroHPC ist eine gemeinsame Initiative, die 2018 ins Leben gerufen wurde. Bei der Initiative werden die Ressourcen der Europäischen Union, von 35 europäischen Ländern und drei Partnern aus der Privatwirtschaft mit dem Ziel gebündelt, die Führungsposition Europas im Bereich Hochleistungsrechnen und Quanteninformatik zu stärken. Dafür werden über das GU EuroHPC in ganz Europa Supercomputer beschafft und installiert. Ganz unabhängig davon, wo in Europa sie ansässig sind, erhalten europäische Forschende und Angehörige des öffentlichen Sektors bzw. der Industrie die Möglichkeit, die leistungsstarken EuroHPC-Supercomputer zu nutzen, um wissenschaftliche Probleme mit großen Datensätzen zu lösen. Über das GU EuroHPC wird zudem eine Infrastruktur für Quanteninformatik mit verschiedenen Quantencomputertechnologien eingesetzt, die in einzelne Supercomputer in Europa integriert sind. Gleichzeitig finanziert das GU EuroHPC ein ambitioniertes Forschungs- und Innovationsprogramm, das auf die Einrichtung einer europäischen Lieferkette ausgerichtet ist. Diese umfasst sämtliche Aspekte des Hochleistungsrechnens: von den Prozessoren bis hin zur Software und den Anwendungen, die auf diesen Supercomputern ausgeführt werden. Auch entsprechendes Fachwissen gilt es zu erarbeiten, um eine hohe europäische Kompetenz auszuprägen. Ab 2024 wird dem GU EuroHPC ein neues Mandat zu künstlicher Intelligenz (KI) übertragen mit der Aufgabe, KI-Anlagen zu konzipieren und zu betreiben. Mit diesen umfassenden offenen KI-Ökosystemen rund um die EuroHPC-Hochleistungsrechenanlagen wird der Aufbau eines äußerst wettbewerbsfähigen und innovativen KI-Ökosystems in Europa gefördert. In diesem Results Pack werden 15 Projekte im Rahmen des GU EuroHPC vorgestellt, in denen ein Beitrag zur technologischen Führungsposition und der digitalen Autonomie Europas geleistet wurde. In den Projekten des GU EuroHPC in diesem Pack ging es um zahlreiche Herausforderungen im Bereich der Systeme für Hochleistungsrechnen. In den Projekten ACROSS und eFlows4HPC sowie dem Projektverbund aus DEEP-SEA, IO-SEA und RED-SEA wurde die Notwendigkeit thematisiert, immense Datenmengen zu verarbeiten. Die Forschenden suchten nach Lösungen, mit denen Supercomputer große Datensätze effizienter und nachhaltiger verarbeiten können. Mit Hardware-Beschleunigern wird die Leistung von Supercomputersystemen gestärkt. Sie wurden im Projekt OPTIMA entwickelt, während die Softwarelösungen aus den Projekten exaFOAM und MAELSTROM kommen werden. Über die Projekte REGALE und TEXTAROSSA sollten die HPC-Systeme energieeffizienter gestaltet werden. Die Forschenden von HEROES haben die Beziehung zwischen den Nutzergemeinschaften von HPC und künstlicher Intelligenz ausgebaut. In einigen Projekten schließlich ging es um konkrete Anwendungen in den Bereichen personalisierte Medizin (LIGATE), Modellierung der Elektrophysiologie des Herzens (MICROCARD) sowie der rechenintensiven Modellierung von Strömungsdynamik (NextSim und SCALABLE).

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