Supercomputer: Schlüsseltechnologie der Digitalisierung

"Das High-performance computing hat die Art des Forschens revolutioniert", sagt Staatssekretär Michael Meister bei der Einweihung des Supercomputers HAWK in Stuttgart. "Es macht Modellierung und Simulation vieler Phänomene erst möglich."

Einweihung Supercomputer HAWK
© HLRS

Grußwort des Parlamentarischen Staatssekretärs bei der Bundesministerin für Bildung und Forschung, Dr. Michael Meister (MdB), anlässlich der Einweihung des Supercomputers HAWK am 19.02.2020 in Stuttgart.

Es gilt das gesprochene Wort.

Sehr geehrter Herr Ministerpräsident,

sehr geehrter Herr Professor Ressel

sehr geehrter Herr Professor Resch,

meine sehr verehrten Damen und Herren!

Warum ist High-performance computing wichtig?

Ich freue mich, heute mit ihnen den neuen Höchstleistungsrechner „Hawk“ einzuweihen. Ich möchte sie ganz herzlich von Frau Ministerin Karliczek grüßen.

Das High-performance computing (HPC) hat die Art des Forschens revolutioniert. Es macht Modellierung und Simulation vieler Phänomene erst möglich. Und Modellierung und Simulation haben sich als unverzichtbare Werkzeuge der Wissenschaft etabliert. Als dritte Säule der Wissenschaft. Neben der Theoriebildung und dem Experiment.

Ohne Simulationsverfahren auf Hoch- und Höchstleistungsrechnern ist Grundlagenforschung heute oft undenkbar. Der Bedarf an Rechenleistung ist daher extrem hoch. Z. B. in der Energieforschung, der Klimaforschung oder der Astrophysik.

So hat der Rechner hier in Stuttgart auch zum ersten Bild eines schwarzen Lochs beigetragen, das letztes Jahr veröffentlicht wurde: Simulationen des Plasmas in der extremen Umgebung nahe des schwarzen Lochs lassen uns verstehen, was Galaxien im Innersten zusammenhält.

Auch in der anwendungsnahen Forschung ermöglichen Simulationen neue Erkenntnisse und Innovationen.

Zum Beispiel um die Energieeffizienz von Windrädern zu erhöhen. Welche Form der Rotorblätter ist optimal? Simulationen eröffnen hier einen effizienten und kostengünstigen Weg.

Wissenschaftler der Universität Stuttgart haben hier am Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) solche Berechnungen durchgeführt – und Verbesserungen der aerodynamischen Eigenschaften von mehreren Prozent erreicht. Bei einer Zehn-Megawatt-Turbine bedeutet selbst eine Verbesserung von wenigen Prozent eine Menge mehr Energie.

Daher: High-performance computing ist eine unverzichtbare Schlüsseltechnologie der Digitalisierung. Sie ermöglicht Innovationen in Wissenschaft und Wirtschaft.

In Zukunft werden Modellierung, Simulation, Data Analytics, Künstliche Intelligenz und Visualisierung noch stärker zusammenwachsen. So können wir komplexe Fragestellungen untersuchen, die bislang nicht zugänglich waren.

Wie fördern wir Hoch- und Höchstleistungsrechnen?

Wir stellen dazu den Anwendern die notwendige Rechenleistung zur Verfügung. Deutschland ist im internationalen Vergleich ein Top-Standort des Supercomputings:

Denn der neue Rechner hier in Stuttgart ist nicht allein. Gemeinsam mit Baden-Württemberg, Bayern und Nordrhein-Westfalen fördert das Bundesforschungsministerium das „Gauß Centre for Supercomputing“. Es umfasst die drei Standorte der leistungsfähigsten Rechner: München, Jülich und Stuttgart.

Gauß Centre – Investitionen

Gemeinsam führen wir ein Investitionsprogramm für Höchstleistungsrechnen durch. Alternierend an allen drei Standorten. Mit hoher Kontinuität: Seit über zehn Jahren investieren wir jährlich rund 50 Millionen Euro.

Dieses Programm sichert eine kontinuierliche Weiterentwicklung der drei deutschen Supercomputing-Zentren.

Eine Stärke der drei Supercomputer in Deutschland ist die Vielfalt der Rechnerarchitekturen – denn unterschiedliche Fragestellungen benötigen unterschiedliche Hardware. So können wir für eine große Breite von Projekten der Anwender ein optimales Rechenangebot gewährleisten.

Gauß Centre – Support

Wir fördern aber nicht nur die Hardware, sondern auch die „Brainware“. Entscheidender Erfolgsfaktor ist die Unterstützung der bestehenden Nutzer, die Schulung und Weiterbildung, und die Heranführung neuer Nutzergruppen.

Auch das setzen wir mit dem Gauß Centre for Supercomputing um. Zum Beispiel durch gezielten Support und durch Experten-Mentoring für Großprojekte. Ein Schlüssel für die effektive Zusammenarbeit ist die Entwicklung neuer Software – gemeinsam mit den Anwendern.

Programm Nationales Hochleistungsrechnen

Wir haben aber nicht nur den steigenden Bedarf an zentralen Rechnern der höchsten Leistungsklasse. Auch die Datenmengen nehmen drastisch zu und damit die Nachfrage nach dezentralem Computing.

Wir brauchen also in Deutschland insgesamt ein verteiltes und gestaffeltes System von Höchst- und Hochleistungsrechnern.

Für diese Hochleistungsrechner haben wir Ende 2018 eine neue Bund-Länder-Vereinbarung „Forschungsbauten, Großgeräte und Nationales Hochleistungsrechnen“ geschlossen. Dafür stellen wir mit den Ländern insgesamt bis zu 62,5 Millionen Euro jährlich bereit.

Mit dem Nationalen Hochleistungsrechnen (NHR) fördern wir ein zukunftsfähiges Netzwerk von Hochleistungsrechnern. Dadurch stärken wir die Rechenkapazitäten an deutschen Hochschulen. Und adressieren so ganz gezielt Forscher an Hochschulen: Forschende an Hochschulen sollen deutschlandweit – in der Breite – auf die benötigte Rechenkapazität zugreifen können.

Dies ergänzt die Kapazitäten, die im Gauß Centre zur Verfügung stehen. Wir wollen zwischen den Aktivitäten im Gauß Centre und im NHR-Verbund ein enge Abstimmung und Verzahnung erreichen. So schaffen wir für alle Anwendungsgebiete und für alle Bedarfe ein optimales Angebot in Deutschland.

Im NHR-Verbund wird auch die koordinierte Aus- und Weiterbildung der Nutzer im Fokus stehen: Insbesondere des wissenschaftlichen Nachwuchses.

Damit begegnen wir den Herausforderungen der Digitalisierung der Wissenschaft. Und wir fördern Kompetenzen für eine Schlüsseltechnologie der Digitalisierung.

Was tun wir für die Industrie?

Nicht nur für Fragestellungen der Grundlagenforschung ist High-performance computing eine entscheidende Ressource. Auch für die Industrie ist der Zugriff auf sichere und leistungsfähige Rechner essentiell.

Auf Theodor Heuss gehen die Worte zurück: „Baden-Württemberg ist ein Modell deutscher Möglichkeiten.“ Das gilt zumindest für das Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart:

Es ist ein Vorbild, wie Höchstleistungsrechnen für die Wirtschaft nutzbar gemacht werden kann. Es ist das Zentrum, das schon lange die Brücke zur wirtschaftlichen Anwendung baut. Diese besondere Rolle bringt es auch in den Verbund des Gauß Centre for Supercomputing ein.

Die Brücke in die wirtschaftliche Anwendung wollen wir in Zukunft verstärken. Wir sehen ein großes, ungehobenes Potential für die Anwendung von High-Performance computing in der Wirtschaft.

Aber insbesondere für kleine und mittelständische Unternehmen sind die Hürden hoch. Denn eine komplexe Simulation auf einem Höchstleistungsrechner klickt man nicht mal eben zusammen.

High-performance computing in Europa

Mit unserer Förderung in Deutschland stehen wir im Zentrum europäischer Aktivitäten. Wachsende internationale Spannungen führen uns die Bedeutung von Technologiesouveränität vor Augen.

Wir wollen in Deutschland auch künftig Technologie souverän einsetzen. Das heißt: nach eigenen Werten gestalten und zu unserem Wohle nutzen. Das müssen wir gemeinsam mit unseren Partnern in der EU tun.

Für den Bereich des High-performance computing bündeln wir deshalb in Europa unsere Aktivitäten. Dies tun wir in dem „Gemeinsamen Unternehmen EuroHPC“ – gemeinsam mit der EU und den Mitgliedstaaten.

So wollen wir, ja, so können wir ein europäisches, ganzheitliches HPC-„Ökosystem“ schaffen – das auf Augenhöhe mit den USA und China agiert. Dieses Ökosystem sichert nachhaltig die digitale Souveränität Deutschlands und Europas.

EuroHPC steht auf drei Säulen:

Erstens: die europäische Vernetzung und Kompetenzausbau, vor allem mit den neuen europaweiten „Competence Centers“ – die vom HLRS hier in Stuttgart koordiniert werden.

Zweitens: Die Beschaffung neuester Höchstleistungsrechner für Europa – für die europäischen Forscher und für die Forschung und Entwicklung der europäischen Industrie. Der Zugang zu dieser Infrastruktur erfolgt durch einen offenen Auswahlprozess. Wettbewerblich, nach den Kriterien Exzellenz und Relevanz.

Und drittens: die Förderung der Entwicklung europäischer Technologie. Dazu zählt Software, z. B. neue Simulationen für die Industrie. Dazu zählt Hardware, z. B. europäische Prozessoren und Demonstratoren für Höchstleistungsrechner. Mit dem Ziel, dass am Ende der Entwicklungsprozesse wettbewerbsfähige und anwendungsreife Technologien zur Verfügung stehen. Die sich mit der Besten am Markt verfügbaren Technologie messen kann.

Technologiesouveränität in Deutschland und Europa

Dazu werden wir die nächste Phase der Europäischen Prozessorinitiative unterstützen.

In Deutschland fördern wir Forschungsvorhaben für „Zukunftsfähige Spezialprozessoren und Entwicklungsplattformen“. Diese Förderrichtlinie ist Teil der Nationalen Prozessor-Initiative, deren Ziel es ist, Technologien für Prozessoren zu entwickeln, die von Anwendern in Deutschland benötigt werden, aber heute nicht zur Verfügung stehen.

Dies soll insbesondere Know-how in Bereichen aufbauen, in denen Elektronik-Anwender in Deutschland durch besondere Abhängigkeiten dem erhöhten Risiko ausgesetzt werden könnten, den unbeschränkten Zugang zu diesen Technologien zu verlieren.

Die Förderrichtlinie ist gleichzeitig Bestandteil der Initiative „Vertrauenswürdige Elektronik“ der Digitalstrategie des Bundesforschungsministeriums. Diese Initiative soll die Fähigkeit zum Entwurf und zur Herstellung vertrauenswürdiger, sicherer Elektronikkomponenten und -systeme garantieren.

Ich will an dieser Stelle hervorheben – und hiermit wende ich mich insbesondere an Herrn Meyer von Hewlett Packard Enterprise und Herrn Silveira von AMD:

Unser Streben nach Technologiesouveränität ist nicht zu verwechseln mit Abschottung. Ihre Firmen sind auch künftig höchst willkommen.

Deshalb fördert das Bundesforschungsministerium auch die Forschung zahlreicher Firmen aus den USA in Deutschland, die auf diesem Wege Zugang zu dem Spitzen-Know-How der deutschen Hochschulen und Forschungsinstituten erhalten.

Technologiesouveränität heißt vielmehr: Eigene Kompetenzen in Wissenschaft und Industrie entwickeln. Damit ein partnerschaftlicher Austausch mit den führenden Forschungseinrichtungen und Unternehmen weltweit gewährleistet ist.

Zusammenfassung

Sehr geehrte Damen und Herren:

Wir haben in Deutschland eine einzigartige HPC-Infrastruktur. Wir sind in Europa einer der Spitzenreiter. Nicht nur bei der reinen Rechenleistung, sondern vor allem bei der Breite der Systemarchitekturen. Auch bei der Technologieentwicklung und bei der Unterstützung der Anwender. Das HLRS ist ein wichtiger Teil davon.

Auch in Zukunft wollen wir die beste Leistung für die Anwender aus Hochschulen, Forschungseinrichtungen und der Wirtschaft zur Verfügung stellen.

Für die Inbetriebnahme des „Hawk“ wünsche ich gutes Gelingen. Ich bin überzeugt, dass er für viele spannende und innovative Projekte genutzt und neue Erkenntnisse bringen wird.

Vielen Dank!