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Super Computer: Die digitale Zukunft

Date Posted: 1 September, 2014
© chesky - Fotolia.com
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In jedem Jahr findet die International Supercomputer Conference statt – dieses Jahr zum letzten Mal in Leipzig. Jedes Land hat dort die Chance, seine Superrechner vorzustellen. Seit ein paar Jahren ist China auf Platz Eins, wenn es um die schnellsten Rechner der Welt geht. Die größte Anzahl an Hochleistungsrechnern hat aber die USA. Sie haben tausende Prozessoren und eine Vielzahl von Kernen und sind so eher eine große Anzahl an Parallelcomputers als eigenständige Rechner, ungleich herkömmlicher Desktoprechner.

Die Suche nach dem besten und schnellsten Computer ist beileibe keine Entwicklung der letzten Jahre – bereits 1941 wurde der erste Computer der Welt vorgestellt. Der damalige Ingenieur Konrad Zuse aus Berlin stellte das Gerät, das eine Speicherkapazität von 64 Wörtern hatte, vor. Es war das erste programmgesteuerte Gerät der Welt und enthielt bereits viele Elemente moderner Computer. Das eine Tonne schwere Ungetüm brauchte für die Berechnung einer Multiplikation ungefähr drei Sekunden und wurde zwei Jahre nach seiner Vorstellung im Krieg zerstört. Einen Nachbau kann man aber noch heute im deutschen Museum in München sehen.

Nicht für die Heimanwendung gedacht

Seit 1941 ist viel passiert: Der aktuell schnellste Rechner steht seit einigen Jahren in China. Deutschland ist immerhin noch unter den ersten Zehn in dieser Rangliste. Platz Acht belegt eine IBM-Anlage am Forschungszentrum Jülich. Der chinesische Tianhe-2 ist mit seinen 33,86 PetaFLOPS doppelt schnell, wie der zweitplatzierte Computer der Liste. FLOPS (Floating Point Operations Per Second) bezeichnen dabei die Leistungsfähigkeit von Computern und Prozessoren und beschreiben die Anzahl der Gleitkommazahl-Operationen (Addition oder Multiplikation), die in einer Sekunde durchgeführte werden können. Der Tianhe-2 schafft pro Sekunde 34 Billiarden Rechenoperationen und verbraucht dabei 18 Gigawatt – genug Strom für 320.000 Haushalte in Deutschland.

Doch wofür wird ein Supercomputer überhaupt gebraucht? Es ist die Forschung, die das meiste Interesse an Computern mit solch hohen Rechenleistungen hat. Mit der Hilfe der Rechner können viele Simulationen durchgeführt werden, die ohne solche Hardware undenkbar wären. Die Einsatzgebiete sind dabei vielfältig: Physik, Chemie, Klimaforschung, Lebenswissenschaften und Wettervorhersage sind nur einige Anwendungsgebiete. Gerade Simulationen in den Feldern der Klima- und Erdsystemforschung erfordern eine hohe Rechenzeit und sind oftmals selbst mit heutigen Supercomputern noch nicht lösbar. In Deutschland simuliert man die Aktivität von Hirnstrukturen prüft physikalische Vorhersagen über Elementarteilchen.

Kein Platz unter dem Schreibtisch

Wenn Supercomputer eines bislang noch nicht sind, dann wohl platz- und energiesparend. Das allerdings will die Tech-Firma Optalysys ändern. Diese kündigte nämlich erst vor kurzem an, dass sie mitten in der Entwicklung eines optischen Computers stecken, der mit 346 GigaFLOPS laufen soll. Das ist zwar noch nicht annähernd so schnell, wie der Superrechner aus China, dafür soll er etwas kleiner sein als ein normaler Desktop PC und eine alternative, durchdachtere Architektur haben. Dabei werden Laser mit geringer Stärke durch mehrere Lagen flüssiger Kristalle gestrahlt. Die flüssigen Kristalle verändern dabei die Lichtintensität der Laser, je nachdem was für Daten eingegeben werden. Dadurch entstehen viele kleinere Interferenzmuster, die dazu genutzt werden können, Aufgaben zu bewältigen. Dadurch, dass die Laserstrahlen geteilt werden und viele dieser Muster entstehen, kann der Computer parallel mehrere Aktionen ausführen und ist das sogar effizienter als ein herkömmlicher Supercomputer.

Sobald der Prototyp fertig ist, will sich die Firma darauf konzentrieren, ähnliche Systeme zu bauen, die entweder mit bestehen Supercomputern zusammenarbeiten oder allein als Supercomputer fungieren. Bis 2020 will man so einen Computer bauen, der 17,1 PetaFLOPS erreicht. Natürlich werden auch die herkömmlichen Super-Computer bis dahin um ein vielfaches schneller sein – dennoch: In Verbindung mit der neuen Bauart und der Größe des Geräts wird das auch 2020 noch ein absolutes Novum sein, zumal der Stromverbrauch geringer ist, als der einer Kleinstadt.

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