Bekanntmachung

06.11.2007 - 15.01.2008

Bekanntmachung

des Bundesministeriums für Bildung und Forschung von Richtlinien zur Förderung von Forschungsvorhaben auf dem Gebiet „HPC-Software für skalierbare Parallelrechner” im Rahmen des Förderprogramms „IKT 2020 - Forschung für Innovationen“

Vom 29. Oktober 2007

1. Zuwendungszweck, Rechtsgrundlage

1.1 Zuwendungszweck

Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) bilden die Basis für unsere Wissensgesellschaft. Aus diesem Grund gehören sie zu den bedeutendsten Innovationsfeldern der Hightech-Strategie für Deutschland und sind im Rahmen des Forschungsprogramms IKT 2020 ein Schwerpunkt der Innovationspolitik der Bundesregierung.

Modellierungsverfahren und Simulationsmethoden entwickeln sich dabei neben der Theoriebildung und dem Experiment immer stärker zum entscheidenden Faktor für eine international wettbewerbsfähige Forschung in Wissenschaft und Wirtschaft. Sie werden insbesondere dort eingesetzt, wo reale Experimente nicht möglich, zu zeitaufwändig oder zu teuer sind und liefern damit einen entscheidenden Beitrag zur Ressourcenschonung.

Die Steigerung von Effizienz, Qualität und Zuverlässigkeit der mit Hoch- und Höchstleistungsrechnern erzielbaren Simulationen sowie die Reduktion des Energieverbrauchs hängen dabei nicht nur von der zu Grunde liegenden Hardware ab. Es kommt vielmehr auch darauf an, mit Hilfe intelligenter Software mehr Leistung aus der vorhandenen und sich ständig weiter entwickelnden Hardware zu erzielen. Durch die Optimierung der Software werden höhere Präzision, Visualisierungsqualität und Geschwindigkeit möglich. Damit liefern solche Simulationen die von Wissenschaft und Wirtschaft z. B. in den Bereichen Klimaschutz, Energie, Gesundheit und Produktentwicklung benötigten Modelle immer schneller und realitätsnaher.

Mit den wachsenden Anforderungen der Modellbildung müssen der Algorithmenentwurf, die programmtechnische Umsetzung sowie die gesamte Software-Infrastruktur unabdingbar Schritt halten mit der Leistungsfähigkeit der Rechnerplattformen. Diese werden in den nächsten Jahren maßgeblich geprägt werden durch Multicore-Architekturen, die uns heute bereits als Zwei- und Vier-Kern-Chips zur Verfügung stehen, mittelfristig jedoch mehr als hundert Kerne auf einem Chip zusammenfassen werden. Damit wird die Zahl der Prozessorkerne, die in einem Höchstleistungsrechner zur Lösung einer Aufgabe eingesetzt werden, in den nächsten fünf Jahren auf mehr als eine Million steigen. Daraus ergibt sich für die Software die Herausforderung, dass die derzeit vorherrschenden sequentiellen bzw. parallelen Programmiermethoden zu einer Verbindung aus parallelen und verteilten Programmiertechniken erweitert werden müssen Die Entwickler von Algorithmen und Modellen, von Simulationssoftware und auch von Betriebssystemen, Laufzeitumgebungen und Datenmanagementsystemen stehen damit vor ganz neuen Aufgaben. Um diese Systeme effizient zum Einsatz zu bringen, sind erweiterte und zum Teil auch vollständig neue Ansätze im Bereich der Software auf skalierbaren Hoch- und Höchstleistungsrechnern zu realisieren. Erst der Einsatz modernster Algorithmen und sowohl mathematischer als auch programmiertechnischer Methoden des Wissenschaftlichen Rechnens – einhergehend mit der effektiven betriebstechnischen Umsetzung auf modernen Hoch- und Höchstleistungsrechnern – wird die effiziente Lösung der komplexen Aufgabenstellungen ermöglichen. Für diese neue Komplexitätsklasse ist die interdisziplinäre Zusammenarbeit der Experten aus dem entsprechenden Anwendungsgebiet, der Mathematik und der Informatik unabdingbar.

Insbesondere im Hinblick auf Betrieb und Programmierung von Petaflop-Rechnern kann die Lösung dieser Fragen, einschließlich der Aufgabe der Beratung von Anwendern, nicht durch einzelne Rechenzentren allein geleistet werden. Die Vorhaben werden deshalb als Teile eines HPC-Software-Netzwerks innerhalb der derzeit im Aufbau befindlichen Gauß-Allianz der Hoch- und Höchstleistungsrechenzentren zur Zusammenarbeit verpflichtet, unter Wahrung der Interessen der beteiligten Partner aus der Wirtschaft.

Die Aufgaben der Partner umfassen dabei die Entwicklung neuer paralleler Verfahren und Algorithmen für verschiedene Anwendungsklassen, die Anpassung existierender Codes an die hohen Parallelitätsgrade, die Erschließung neuer Anwendungen für das parallele Rechnen, die Schaffung einer stabilen Software-Basis und Betriebsumgebung, die mit den raschen Technologie-Entwicklungen mithalten kann und für Anwendungen konkret einsetzbar ist, die Entwicklung von Softwarewerkzeugen für den energieeffizienten Einsatz hochparalleler Systeme und die verteilte Schulung und Unterstützung von Anwendern der HPC-Rechner unter Einbeziehung von Programmier- und Entwicklungswerkzeugen für diese Rechnerklasse.

Mit den vorliegenden Richtlinien sollen die vielfältigen Ansätze in den angesprochenen Bereichen auf eine neue Leistungsebene gehoben werden, die für den Einsatz auf vielen Tausend Prozessorkernen unabdingbar ist. Insbesondere sind die für den Betrieb notwendigen Software-Komponenten auf den Einsatz von mehr als einer Million Prozessorkernen vorzubereiten und auszurichten.

1.2 Rechtsgrundlage

Vorhaben können nach Maßgabe dieser Richtlinien, der BMBF-Standardrichtlinien für Zuwendungen auf Ausgaben- bzw. Kostenbasis und der Verwaltungsvorschriften zu § 44 der Bundeshaushaltsordnung (BHO) durch Zuwendungen gefördert werden. Ein Rechtsanspruch auf Gewährung einer Zuwendung besteht nicht. Der Zuwendungsgeber entscheidet auf Grund seines pflichtgemäßen Ermessens im Rahmen der verfügbaren Haushaltsmittel.

2. Gegenstand der Förderung

Das BMBF wird gemeinsame Verbundprojekte von Wissenschaft und Wirtschaft fördern, die gezielt die Herausforderungen der Software für hoch-skalierbare Rechner adressieren.

Projekte sollen grundsätzlich Forschergruppen aus Universitäten, Forschungseinrichtungen und Unternehmen als Partner einbinden und zusammenführen. Das Programm soll über die einzelnen Verbünde hinaus die Zusammenarbeit fördern und die vorhandenen Einzelkompetenzen effektiv im Sinne einer Strategie zusammenführen. Das daraus entstehende virtuelle HPC-Software-Netzwerk soll durch gemeinsame Ausbildungs- und Weiterbildungsaktivitäten mit der Gauß-Allianz die Verbreitung der innovativen Ansätze und Methoden nachhaltig fördern und voranbringen.
Gefördert werden ausgewählte Projekte in den folgenden Themenfeldern:

  1. Entwicklung innovativer paralleler Algorithmen und Methoden für hochparallele Systeme – von den numerischen „Building Blocks“ bis hin zu anwendungsnahen Verfahren;
  2. Evaluierung von Implementierungsalternativen in der Anwendungsentwicklung mit der Bereitstellung der zugehörigen Programmierumgebungen;
  3. Entwicklung von skalierbaren Programmierwerkzeugen – insbesondere zur Performance-Optimierung und automatischen Leistungsanalyse;
  4. Entwicklung von robusten und hoch-skalierbaren Softwaresystemen für Daten-Kommunikation und Management;
  5. Portierung von industriellen technischen Anwendungen auf Many-Core Prozessoren;
  6. Entwicklung von Softwarewerkzeugen zur Überwachung und Reduktion des Energieverbrauchs von Höchstleistungsrechnern, Netzwerken und Datenspeichern;
  7. Realisierung von Software-Lösungen zum effizienten Management und zum Erschließen von großen Datenmengen;
  8. Bereitstellung von Werkzeugen für die zentrale Administration, die es erlauben, den Administrationsaufwand weitgehend unabhängig von der Systemgröße zu halten (Hilfsmittel zur Software-Installation, System-Überwachung, Fehleranalyse sowie Benutzer- und Ressourcenverwaltung).

Die Projekte sollen im Bereich der Algorithmen und Methoden prototypische Lösungen mit hinreichend stabilem Charakter für den effizienten Einsatz realisieren, für die Software-Werkzeuge wird eine Produktionsreife erwartet, die den notwendigen Qualitätsmaßstäben zum effektiven Einsatz auf den Zielsystemen gerecht wird.

Isolierte Entwicklungen für einzelne Fachgebiete sind nicht Gegenstand dieser Fördermaßnahme, sondern nur HPC-spezifische Software-Entwicklungen zur Unterstützung von skalierbaren Implementierungen für sehr große HPC-Systeme, wo die Zusammenarbeit von Domänenexperten, Modellierern und Softwarespezialisten erforderlich ist.

3. Zuwendungsempfänger und -voraussetzungen

Antragsberechtigt sind Institutionen der Wissenschaft und Forschung sowie Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft, insbesondere auch Kleine und Mittlere Unternehmen (KMU). Dabei sind Verbundprojekte gleichberechtigter Partner ebenso möglich wie die Antragstellung durch einzelne Unternehmen, deren Projektpartner im Unterauftrag tätig sind.

Soweit es sich um ein Verbundprojekt handelt, haben die Partner ihre Zusammenarbeit in einer Kooperationsvereinbarung zu regeln. Vor der Förderentscheidung über ein Verbundprojekt muss die grundsätzliche Übereinkunft der Kooperationspartner über bestimmte vom BMBF vorgegebene Kriterien nachgewiesen werden. Einzelheiten können dem BMBF-Merkblatt 0110 entnommen werden.
Forschungseinrichtungen, die gemeinsam von Bund und Ländern grundfinanziert werden, kann nur unter bestimmten Voraussetzungen eine Projektförderung für Ihren zusätzlichen Aufwand bewilligt werden.

4. Art und Umfang, Höhe der Zuwendung

Die Zuwendungen können im Wege der Projektförderung als nicht rückzahlbare Zuschüsse gewährt werden. Bemessungsgrundlage für Zuwendungen an Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft sind die zuwendungsfähigen projektbezogenen Kosten, die – je nach Anwendungsnähe des Vorhabens – bis zu 50 % anteilfinanziert werden können. Bei Kooperationen mit nicht geförderten Unternehmen wird von diesen Unternehmen die Bereitstellung signifikanter Eigenleistungen erwartet.

Bemessungsgrundlage für Zuwendungen an Hochschulen, Forschungs- und Wissenschaftseinrichtungen und vergleichbaren Institutionen sind die zuwendungsfähigen projektbezogenen Ausgaben, bei Helmholtz-Zentren und der Fraunhofer-Gesellschaft die zuwendungsfähigen projektbezogenen Kosten.

Die Bemessung der jeweiligen Förderquote muss den Gemeinschaftsrahmen der EU-Kommission für staatliche FuE-Beihilfen berücksichtigen. Dieser Gemeinschaftsrahmen lässt für Verbundprojekte von Antragstellern aus den neuen Bundesländern und für KMU eine differenzierte Bonusregelung zu, die ggf. zu einer höheren Förderquote führen kann.

Es werden Vorhaben mit einer üblichen Laufzeit von drei Jahren gefördert, auf Wunsch der Antragsteller sind ggf. kürzere Laufzeiten (12-24 Monate) möglich.

5. Sonstige Zuwendungsbestimmungen

Bestandteil der Zuwendungsbescheide auf Kostenbasis werden grundsätzlich die Allgemeinen Nebenbestimmungen für Zuwendungen auf Kostenbasis des BMBF an Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft für FuE-Vorhaben (NKBF 98).

Bestandteil der Zuwendungsbescheide auf Ausgabenbasis werden die Allgemeinen Nebenbestimmungen für Zuwendungen zur Projektförderung (ANBest-P) und die Besonderen Nebenbestimmungen für Zuwendungen des BMBF zur Projektförderung auf Ausgabenbasis (BNBest-BMBF 98).

6. Verfahren

6.1 Projektträger des BMBF

Mit der Abwicklung der Fördermaßnahme hat das BMBF seinen Projektträger

Projektträger im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (PT im DLR)
- Softwaresysteme und Wissenstechnologien (AE 75) -
Dr. Torsten Aßelmeyer-Maluga
Rutherfordstr. 2
12489 Berlin
Tel.: 030 67055-725
Email: torsten.asselmeyer-maluga@dlr.de

beauftragt.

6.2 Vorlage von Projektskizzen

Das Antragsverfahren ist zweistufig. Um den Aufwand gering zu halten, wird von den Projektteilnehmern zunächst nur eine gemeinsame Projektskizze des Koordinators mit konkretem Bezug zu dieser Bekanntmachung erwartet. Die Projektskizzen müssen bis spätestens 15. Januar 2008 beim zuständigen Projektträger vorliegen. Die Vorlagefrist gilt als Ausschlussfrist, verspätet eingehende Projektskizzen können für diese Bekanntmachung nicht mehr berücksichtigt werden.

Die Skizzen müssen in deutscher Sprache über das Internet-Portal des PT-SW im online-Verfahren eingereicht werden. Die für eine Beteiligung an den Richtlinien benötigten Informationen sind auf der Webpage www.pt-it.de/ptoutline/hpc verfügbar.

Die Projektskizzen sollen in Kurzform (maximal 10 Seiten) folgende Punkte kurz darstellen:

  • Deckblatt mit Projektbezeichnung, Postanschrift, Telefon und E-mail des Einsenders sowie den Angaben zu Gesamtkosten, Zuwendungsbedarf und Laufzeit;
  • Ausgangsfrage und Ziele des geplanten Vorhabens;
  • Stand der Technik und Forschung, eigene Vorarbeiten, Berücksichtigung laufender Forschungsarbeiten national und international;
  • Beschreibung des eigenen Lösungsweges;
  • Arbeits- und Zeitgrobplanung mit Salden in Zeit- und Personenmonaten;
  • Kooperationspartner und Arbeitsteilung (für beteiligte Unternehmen bitte kurze Firmendarstellung, ggf. Konzernzugehörigkeit sowie Anzahl der Mitarbeiter aufführen).

Aus der Vorlage einer Projektskizze kann ein Rechtsanspruch auf Förderung nicht abgeleitet werden.

6.3 Antrags- und Entscheidungsverfahren

Die Projektskizzen werden nach Ablauf der Vorlagefrist vorgeprüft und danach von unabhängigen Experten aus Wissenschaft und Wirtschaft unter Wahrung des Interessenschutzes und der Vertraulichkeit bewertet. Das Votum der Experten ist eine wesentliche Entscheidungsgrundlage für das BMBF. Bewertungskriterien sind u.a.:

  • Strategischer Beitrag zu dem unter Punkt 1.1 genannten Zuwendungszweck;
  • Innovation des methodischen Ansatzes der vorgeschlagenen Lösung für hoch-skalierbare Systeme unter den gegebenen technischen Randbedingungen;
  • Notwendigkeit der Verfügbarkeit der vorgeschlagenen Software-Komponenten für übergreifende Aufgaben (Betrieb, Optimierung, Visualisierung, Datenmanagement); eigene Vorleistungen;
  • Beitrag zu generischen Dienstleistungen für das HPC-Netzwerk (Gauß-Allianz); Zusammenarbeit im Kontext Ausbildung und Weiterbildung;
  • Nachhaltigkeit der Ideen.

Die Einreicher der Projektskizzen werden vom Projektträger über das Ergebnis der Bewertung informiert.

Die Partner zu den ausgewählten Projektskizzen werden vom Projektträger in einer zweiten Verfahrensstufe aufgefordert, innerhalb von sechs Wochen einen förmlichen Förderantrag in deutscher Sprache vorzulegen. Über diese Anträge entscheidet das BMBF auf der Grundlage des Votums der Gutachter.

Auf die Nutzung des elektronischen Antragssystems „easy“ wird hingewiesen. Die Formulare für förmliche Anträge sowie Richtlinien, Merkblätter und die Nebenbestimmungen können abgerufen werden unter http://www.kp.dlr.de/profi/easy/.

Für die Bewilligung, Auszahlung und Abrechnung der Zuwendung sowie den Nachweis und die Prüfung der Verwendung und die ggf. erforderliche Aufhebung des Zuwendungsbescheides und die Rückforderung der gewährten Zuwendung gelten die Verwaltungsvorschriften zu § 44 BHO sowie §§ 48 bis 49a Verwaltungsverfahrensgesetz (VwVfG), soweit nicht in diesen Förderrichtlinien Abweichungen zugelassen worden sind.

7. Inkrafttreten

Diese Förderrichtlinien treten mit dem Tag der Veröffentlichung im Bundesanzeiger in Kraft.
Bonn, den 29. Oktober 2007

Bundesministerium für Bildung und Forschung
Im Auftrag

Dr. Löwe