Eines der zehn leistungsstärksten universitären HPC-Systeme (high-performance computing) in Deutschland
Der Wissenschaftsrat hat jetzt in Berlin mit Bestnoten eine Empfehlung für den Antrag der Universität Paderborn auf einen neuen Hochleistungsrechner ausgesprochen. Im Zeitraum von 2018 bis 2022 sollen vom Bund, dem Land Nordrhein-Westfalen und der Universität Paderborn insgesamt 25,4 Millionen Euro bereitgestellt werden. In zwei Phasen sollen insgesamt 10 Millionen Euro in einen neuen Hochleistungsrechner investiert werden, der bei Inbetriebnahme voraussichtlich zu den zehn leistungsstärksten universitären HPC-Systemen (high-performance computing) in Deutschland gehören wird. Über den Antrag wird die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK) auf Empfehlung des Wissenschaftsrates am 23. Juni entscheiden. Die GWK mit Sitz in Bonn behandelt alle den Bund und die Länder gemeinsam berührenden Fragen der Forschungsförderung, der wissenschafts- und forschungspolitischen Strategien und des Wissenschaftssystems.
Für den Bau des modernen und besonders energieeffizienten Rechenzentrums stehen 15,4 Millionen Euro zur Verfügung. Im Bereich der ehemaligen RailCab-Anlage werden dann die räumlichen Voraussetzungen für die gemeinsame interdisziplinäre Forschung an der Schnittstelle von Methoden-, Anwendungs- und Computersystemforschung geschaffen.
Prof. Dr. Christian Plessl, Informatiker sowie Geschäftsführer und Vorstandsvorsitzender des Paderborner Zentrum für Paralleles Rechnen (PC²): „Für die stetig wachsende Gruppe von interdisziplinär arbeitenden Forscherinnen und Forschern der Universität Paderborn ist die Verfügbarkeit einer leistungsfähigen Hochleistungsrechner-Infrastruktur eine notwendige Voraussetzung, um weiterhin national und international sichtbar auf höchstem Niveau zu forschen.“ Als Kompetenzzentrum für paralleles Rechnen untersuche das PC² die effiziente Nutzung von Supercomputern mit innovativen Technologien und betreibe Hochleistungsrechnersysteme (HPC-System) zur Versorgung der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Hochschulregion Ostwestfalen-Lippe.
Durch den rasch wachsenden Bedarf an Rechenleistung und die Verbreitung rechnergestützter Verfahren in fast alle Bereiche der Natur-, Ingenieur- und zunehmend auch Geisteswissenschaften wird das bisher genutzte Rechnersystem OCuLUS und der bestehende Rechnersaal den Anforderungen und dem Bedarf künftig nicht mehr gerecht. Deshalb hatte die Universität den Antrag auf ein HPC-System einer größeren Leistungsklasse und ein zukunftsorientiertes Rechenzentrumsgebäude im Forschungsbauten-Verfahren des Wissenschaftsrates gestellt.
Gefördert wird auch der Bau eines speziell auf die Anforderungen von Hochleistungsrechnern ausgelegten Rechenzentrums. Christian Plessl: „Durch diese Investitionen wird der Grundstein für den weiteren nachhaltigen Ausbau der rechnergestützten Wissenschaften in Paderborn gelegt.“ Wegen seiner nationalen Bedeutung werde das neue Rechnersystem auch von Forscherinnen und Forschern aus ganz Deutschland genutzt werden.
Dr. Thomas D. Kühne, Professor für technische Chemie und stellvertretender Vorstandsvorsitzender des PC², zur Entscheidung des Wissenschaftsrates: „Die Bewilligung des Supercomputers Noctua wäre für die numerisch arbeitenden Forschungsgruppen der Universität Paderborn, insbesondere aus den Materialwissenschaften und der Optoelektronik/Photonik, ein Meilenstein. Wir werden in die Lage versetzt, routinemäßig komplexe Simulationen durchzuführen, die sonst über viele Jahre nur vereinzelt an nationalen Höchstleistungsrechenzentren oder gar nicht möglich gewesen wären.“ Darüber hinaus, so Kühne, stelle die Befürwortung eine Auszeichnung für die Exzellenz des gesamten Bereichs der rechnergestützten Wissenschaften an der Universität Paderborn dar. Diese Auszeichnung sei von unschätzbarem Wert zur Verstärkung des vor kurzem im Rahmen der Exzellenzinitiative eingereichten Antrags „Cluster for Analysis and Optimal Design of Functional Systems (CoreFun).“
Die erste Einrichtungsphase des Noctua-Großrechners ist für 2018 vorgesehen und kann anfänglich noch in einem bestehenden Rechnersaal in Betrieb genommen werden. Die Installation der zweiten Phase wird im Jahr 2020 im bis dahin errichteten neuen Rechenzentrum erfolgen.
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In der Empfehlung des Wissenschaftsrates heißt es im Wortlaut:
Universität Paderborn: Hochleistungsrechner Noctua in Paderborn
Ziel des beantragten Hochleistungsrechners ist die Verbesserung der HPC-Infrastruktur zur Unterstützung von natur- und ingenieurwissenschaftlichen Vorhaben der Universität Paderborn mit Schwerpunkten in der rechnergestützten Optoelektronik, Photonik und Materialwissenschaft. Auch soll der beantragte Hochleistungsrechner selbst Gegenstand der Forschung für energie-effizientes Hochleistungsrechnen sein und eine methodische Weiterentwicklung paralleler Simulationscodes ermöglichen. Das Potenzial dieses Vorhabens für den methodischen und wissenschaftlichen Fortschritt der Antragsteller sowie der aktuellen und potenziellen Nutzer ist extrem hoch. Sein Betrieb kann nur in dem geplanten Neubau wirtschaftlich durchgeführt werden.
Der beantragte Hochleistungsrechner wird entscheidend dazu beitragen, den steigenden Rechenbedarf für die natur- und ingenieurwissenschaftliche Forschung zu decken. Die im Antrag ausgeführte Forschung zur dynamisch angepassten Nutzung unterschiedlicher Arten von Rechenressourcen mit anwendungsspezifisch konfigurierbaren Hardwarebeschleunigern (FPGAs) ist hochrelevant, aktuell und in Deutschland an keinem anderen Ort so fokussiert vorhanden. Die Verfügbarkeit hoher Rechenleistungen ist eine wesentliche Grundlage für den Erfolg dieser Forschungsvorhaben. Insgesamt ist die Qualität des Forschungsprogramms sehr überzeugend und die methodenorientierte Forschung herausragend und ein Alleinstellungsmerkmal für den Standort.
Die zweistufige Rechnerbeschaffung ist in Umfang und Ausstattung sowie hinsichtlich des Zeitplans angemessen und gut durchdacht. Die Architektur des beantragten Rechners wird im Antrag überzeugend dargelegt. Die Konfiguration orientiert sich an den Anwendungsanforderungen. Für den unerlässlichen Umgang mit großen Datenmengen ist ein paralleles Speichersystem mit hoher Kapazität und entsprechend hoher Speicherbandbreite vorgesehen. Technologisches Alleinstellungsmerkmal ist die Nutzung von Rechenknoten mit speziellen Beschleunigereinheiten (FPGAs und Graphikprozessoren).
Am PC2 ist bereits ein gut funktionierendes Nutzungsverfahren für die Zuweisung von Rechenzeitkapazität durch die Paderborner Kommission für Rechenzeitvergabe etabliert. Es ist wissenschaftsgeleitet und überzeugend. Zu begrüßen ist auch die Zusage der Antragsteller, die Kommission um externe Mitglieder zu erweitern. Im Rahmen eines festgelegten Ressourcenkontingents soll zudem eine bundesweite Nutzung ermöglicht werden.
Die federführenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sind in den benannten Forschungsbereichen hervorragend ausgewiesen und in eine Vielzahl von Verbundprojekten integriert, darunter DFG- und BMBF-Projekte. Auch die technische Kompetenz der Antragsteller ist durch langjährige Erfahrung in der Beschaffung und dem Betrieb von Hochleistungsrechnern eindrucksvoll nachgewiesen. Besondere Herausforderungen stellen die Nutzung von FPGAs und die Planung und Nutzung des flexiblen Rechnerraumkonzepts dar. Beides sind ungewöhnlich innovative Aspekte, die gleichzeitig auch ein Alleinstellungsmerkmal des Antrags darstellen.
Der beantragte Ausbau von Noctua ist zur Durchführung der im Antrag dargelegten Forschungsprogramme dringend notwendig. Der geschätzte Bedarf an HPC-Rechnerressourcen belegt nachdrücklich die Notwendigkeit der Beschaffung. Auch die nationale Bedeutung des Hochleistungsrechners und des dazu notwendigen Forschungsbaus ist gegeben, da die Universität Paderborn mit dem PC2 in der Gauß-Allianz mehrere wichtige anwendungswissenschaftliche Schwerpunkte vertritt.
Das beantragte HPC-System ist für die Struktur- und Entwicklungsplanung der Universität von strategischer Bedeutung, da es die wissenschaftliche Leistungsfähigkeit der Universität Paderborn in den rechnergestützten Wissenschaften national und international stärkt. Das Präsidium der Universität Paderborn will das Vorhaben auch personell stärken und hat die Zusage für fünf Fachberaterstellen und zwei Technikerstellen gegeben. Dabei handelt es sich um zusätzliche und unbefristete Stellen. Auch die Angaben zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses, zur Gleichstellung und zur Stärkung des Wissens- und Technologietransfers sind sehr überzeugend.
Die Kriterien für die Begutachtung von Forschungsbauten in der programmatisch-strukturellen Linie „Hochleistungsrechner“ sind in höchstem Maße und sehr überzeugend erfüllt. Die beantragten Baukosten, die sich auf eine Fläche von 975 m² beziehen, werden auf der Grundlage einer nach Landesrecht geprüften Bauunterlage auf 15.100.000 Euro festgelegt. Die im Antrag veranschlagten Kosten für die Ersteinrichtung betragen 340.000 Euro. Einschließlich der Kosten für den Hochleistungsrechner (10.000.000 Euro), zu welchem eine DFG-Stellungnahme vorliegt, beträgt der Förderhöchstbetrag 25.440.000 Euro. Das Vorhaben wird ohne Einschränkung zur Förderung empfohlen.
