Computer und Technik
Supercomputer helfen der wissenschaftlichen Forschung
Supercomputer sind mehrere Computer, die miteinander verbunden sind und daher blitzschnell rechnen können. Sie helfen bei der Erforschung des Klimas oder auch des menschlichen Gehirns.
Sa, 5. Mär 2022, 7:04 Uhr
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Superrechner wie „Juwels“, der im Forschungszentrum Jülich in Stuttgart steht, unterstützen unter anderem bei der Erforschung des Gehirns, in dem der Rechner die Hirnstrukturen digital nachbildet. Foto: Forschungszentrum Jülich
Die ersten Superrechner entstanden in den 1950er und 1960er Jahren. Ein berühmtes Exemplar war "Deep Blue", das 1996 den armenischen Schachweltmeister Garri Kasparow besiegte. Der Rechner konnte sehr viele Schachzüge vorausberechnen und die besten auswählen. Supercomputer sind deshalb so schnell, weil sie viele Rechenschritte gleichzeitig ausführen können. Sie bestehen aus einer Verbindung vieler Computer, die präzise zusammenarbeiten. Man nennt sie auch Parallelrechner.
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Welche Supercomputer gibt es?
Supercomputer findet man heute in vielen Teilen der Welt. Die meisten stehen in China, Japan und den USA. Auch in Deutschland gibt es eine Reihe davon – zum Beispiel im Forschungszentrum Jülich, im Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart und im Deutsche Klimarechenzentrum Hamburg. Die Entwicklung eines Supercomputers ist sehr aufwendig und dauert oft mehrere Jahre. Supercomputer sind auch sehr teuer: Oft kosten sie deutlich über 100 Millionen Euro. Es gibt eine weltweite Rangliste von Supercomputern, die "TOP500". Der derzeit schnellste heißt "Fugaku" und steht in Japan. Er hat eine Leistung von 442 Peta-FLOPS. "FLOPS" zeigt an, wie viele Rechenoperationen der Supercomputer pro Sekunde schafft – also zum Beispiel Plus- oder Mal-Rechnungen. "Fugaku" schafft 442 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde. Er ist damit so leistungsfähig wie etwa 1,5 Millionen Computer.
Was können Supercomputer?
Supercomputer kommen in vielen Bereichen zum Einsatz. Am Forschungszentrum Jülich stehen zum Beispiel "Jureca" und "Juwels", der schnellste Rechner Europas. Juwels hilft zum Beispiel bei der Erforschung des menschlichen Gehirns: Indem der Rechner Hirnstrukturen digital nachbildet, kann er helfen, Therapien für Hirnerkrankungen zu entwickeln. "Jureca half unter anderem dabei, die Entwicklung der Corona-Fallzahlen vorauszuberechnen", berichtet Erhard Zeiss vom Forschungszentrum Jülich. "Auf ihm werden zudem Modelle und Simulationen – zum Beispiel für die Klimaforschung – gerechnet." Der Computer berechnet etwa, wie sich eine Aschewolke nach einem Vulkanausbruch in der Erdatmosphäre verteilt. Weitere Anwendungsgebiete von Supercomputern sind Bereiche wie die Biologie, die Geologie und die Raumfahrt.
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Was bringt die Zukunft?
Supercomputer verbrauchen enorm viel Strom. Ein Ziel ist deshalb, sie umweltschonender zu machen – zum Beispiel mit energiesparender Wasserkühlung. Künftige Superrechner sollen auch deutlich schneller werden als Fugaku, Juwels und Co. Konkurrenz erhalten sie durch Quantencomputer, deren Technologie aber derzeit noch nicht ausgereift ist.
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