SCHWARZE LÖCHER
Mehr Potenz für komplexe Rechnungen
Redaktion / AEI
astronews.com
29. Juni 2007

Mit Hilfe eines neuen Computer-Clusters wollen die Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) ihre Modelle von Schwarzen Löchern und kollabierenden Neutronensternen schneller und noch präziser machen. Der jetzt in Betrieb genommene Rechner DAMIANA steht auf Platz 192 der leistungsfähigsten Rechner der Welt und verfügt über insgesamt 386 Prozessoren. Er ist zugleich der fünft schnellste Cluster-Computer Deutschlands in der Forschung.

"Mit dem neuen Cluster-Computer beschleunigen wir je nach Problemstellung unsere Rechnungen um das Vier- bis Fünffache", erläutert Professor Luciano Rezzolla, Leiter der Arbeitsgruppe "Numerische Relativitätstheorie" am Albert-Einstein-Institut (AEI) die Bedeutung der Neuanschaffung für seine Forschungen. "Das bedeutet, dass wir für eine Rechnung statt einer Woche nur noch eineinhalb Tage benötigen. Außerdem können wir mehr systematische Untersuchungen zu den Quellen von Gravitationswellen durchführen, was unsere Rechnerkapazitäten bislang nicht zugelassen haben."

Mit Hilfe der Rechenergebnisse werden viel deutlichere Bilder dieser energiereichen Phänomene im Universum gezeichnet werden können als jemals zuvor. Davon profitiert insbesondere die internationale Gemeinschaft der Gravitationswellenforscher, die auf der Grundlage der am AEI durchgeführten Berechnungen sehr viel genauer nach Gravitationswellensignalen suchen können.

Nach der in dieser Woche veröffentlichten Top 500-Liste der weltweit leistungsfähigsten Hochleistungsrechner steht der neue, DAMIANA getaufte, Computer-Verbund auf Platz 192. Gleichzeitung ist er der fünft schnellste Cluster-Computer Deutschlands in der Forschung. Mit seinen 386 Intel Xeon (Woodcrest) Prozessoren, die 168 Server (Compute-Nodes) antreiben erreicht er Rechenleistung von 6,52 TeraFlop/s. Im Klartext bedeutet dies, das mit dem Computer 6,52 Billionen Additionen oder Multiplikationen pro Sekunde möglich sind. Der neue Cluster ergänzt die bereits am Institut vorhandenen Supercomputer PEYOTE und BELLADONNA. 

Aus numerischen Simulationen von verschmelzenden Schwarzen Löchern und kollabierenden Neutronensternen können Wissenschaftler wichtige Informationen über die bei diesen kosmischen Großereignissen entstehenden Gravitationswellen ableiten. Gravitationswellen sind die letzte Vorhersage aus Einsteins Relativitätstheorie, die bislang nicht direkt nachgewiesen werden konnte. Weltweit sind derzeit fünf interferometrische Gravitationswellendetektoren in Betrieb: Das deutsch-britische Projekt GEO600 in der Nähe von Hannover, die drei LIGO Detektoren in den US-Bundesstaaten Louisiana und Washington, sowie das französisch-italienische Projekt Virgo in Pisa, Italien. Geplant ist darüber hinaus das gemeinsame ESA/NASA Weltraumprojekt LISA (Laserinterferometer Space Antenna). Die Wissenschaftler des AEI sind an GEO600 und LISA federführend beteiligt und arbeiten eng mit den Kollegen des LIGO Projektes zusammen.

Der neue Computer eignet sich insbesondere für Probleme, die sich gut parallelisieren lassen. Das sind Matrizenoperationen, wie sie maßgeblich auch für Simulationsberechnungen verwendet werden. Dafür müssen die einzelnen Knoten des Clusters besonders schnell und effektiv miteinander kommunizieren können. Die Berechnung der Einstein-Gleichungen für astrophysikalisch interessante Fälle wie etwa den Verschmelzungsprozess Schwarzer Löcher oder Neutronensterne ist das Hauptforschungsgebiet der Gruppe "Numerische Relativitätstheorie".

Und auch der Humor kommt bei den Relativitätstheoretikern offenbar nicht zu kurz: Der Cluster-Computer bekam von der Gruppe um Prof. Rezzolla den Namen DAMIANA - nach einer in Lateinamerika beheimateten Pflanze, der euphorisierende und Potenz steigernde Wirkungen nachgesagt werden. "Und die Steigerung der Potenz - zumindest der rechnerischen - ist ja ein wichtiges Ziel dieser Neuanschaffung", heißt es in der Pressemitteilung des AEI.