Supercomputer mit KU-Beteiligung zählt zu leistungsstärksten Rechnern der Welt

Der erste Teil des Supercomputers „Helma“ am Zentrum für Nationales Hochleistungsrechnen mit Sitz an der FAU Erlangen-Nürnberg ist seit kurzem installiert und landet direkt auf Platz 79 der schnellsten Hochleistungsrechner weltweit. Auch an der KU profitieren die Forschenden künftig von dieser herausragenden Infrastruktur.

„Helma“ ist ein Cluster, also eine Gruppe miteinander verbundener Computer, die gemeinsam als Einheit arbeiten. Es besteht aus 96 Knoten mit je vier NVIDIA H100 Graphik/KI-Prozessoren (GPUs), also insgesamt 384 GPUs. Jede GPU ist mit 94 GB HBM2e-Speicher ausgestattet. Die Rechenknoten sind über ein Hochgeschwindigkeitsnetzwerk gekoppelt, um angesichts der erheblichen Rechenleistung die Kommunikation bei komplexen Simulationsrechnungen nicht zum Flaschenhals werden zu lassen. Der nun fertig installierte Teil ist für Anwendungen im Bereich Maschinelles Lernen und Künstliche Intelligenz maßgeschneidert, die KU ist daran mit einem Knoten beteiligt.

Insbesondere das Mathematische Institut für Maschinelles Lernen und Data Science (MIDS) der KU wird den Supercomputer für verschiedene Forschungsprojekte nutzen. So arbeitet das Team rund um Prof. Dr. Tijana Janjic, Professorin für Datenassimilation, an der Frage, wie Wettervorhersagen verbessert werden können, indem Algorithmen entwickelt werden, die physikalisches Wissen und Daten kombinieren. Der Lehrstuhl für Mathematik und wissenschaftliches Rechnen von Prof. Dr. Götz Pfander wird die Hochleistungs- Rechenkapazität nutzen, um Hypothesen zu erstellen und zu verifizieren, bevor diese mathematisch bewiesen werden, unter anderem arbeitet der Lehrstuhl an der Erzeugung und mathematischen Analyse von komplexen Exponentialfunktionen. Anwendung in der Praxis finden die Erkenntnisse etwa im Bereich der Signalverarbeitung im Mobilfunk.

Supercomputer

Der Lehrstuhl für Geomatik und Geomathematik von Prof. Dr. Nadja Ray wiederum simuliert über den Hochleistungsrechner unter anderem den Transport von Schadstoffen wie radioaktiven Substanzen, Schwermetallen oder Mikroplastik in Böden – auch dies ist sehr rechenaufwändig. Die Forschungsgruppen um Prof. Dr. Felix Voigtlaender, Lehrstuhl für Reliable Machine Learning, und Juniorprofessor Dr. Dominik Stöger (Data Science), werden auf dem Cluster mathematische Analysen von Algorithmen des maschinellen Lernens durchführen. Es geht den beiden Mathematikern darum, Hypothesen im Bereich des maschinellen Lernens zu entwickeln und zu testen. „Mit Stift und Papier“ sei es oft sehr aufwändig, Vermutungen aufzustellen und zu verifizieren, ob diese zutreffen. Der Cluster spare somit wertvolle Zeit, die in die Beweise der empirisch gefundenen Eigenschaften fließen kann.

„Helma“ als Ganzes soll in der ersten Jahreshälfte 2025 fertiggestellt und für den Nutzerbetrieb zugänglich gemacht werden. Der Supercomputer steht Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus ganz Deutschland zur Verfügung. Die Finanzierung der Hardware erfolgt durch das BayernKI-Programm, den NHR-Verbund, die Technische Universität Nürnberg, die FAU, die Hochschulen Hof und Landshut sowie die KU. Neben dem bereits in Betrieb befindlichen Knoten steuert die KU zu „Helma“ drei weitere Knoten bei.