Mit Simulation Laboratories und Querschnittsgruppen zum Erfolg
Die Sektion JARA-HPC ist so organisiert, dass sie Fragestellungen aus der interdisziplinären Forschung aufgreifen und unter Nutzung von Höchstleistungsrechnern in wirtschaftlich relevanten Zeiträumen beantworten kann.
Die wichtigsten Einrichtungen dieser Organisation (siehe Grafik) sind die sogenannten Simulation Laboratories (SimLabs) und Cross Sectional Groups (CSGs).
In den letzten Jahren wurde zunehmend deutlich, dass die Anwendersoftware in rechnergestützen Forschungsgebieten hinter den Hardware-Entwicklungen für Hochleistungsrechner hinterherhinkt. Es gibt zwar weltweit mehrere Petaflop-Höchstleistungsrechner, es wird jedoch immer schwieriger, sie mit einzelnen Anwendungen effizient zu nutzen. In diesem Zusammenhang sind große Anstrengungen gefordert, um Anwendern in diesen Wissenschaften die Lösung hochkomplexer wissenschaftlicher Probleme durch den Einsatz von Höchstleistungsrechnern der neuesten Technologie zu ermöglichen.
Dieser Herausforderung tritt JARA-HPC gemeinsam mit dem Jülich Supercomputing Centre (JSC) entgegen: In den sogenannten Simulationslaboratorien (SimLabs) verbinden wir fachspezifische Forschung mit den notwendigen Methoden für das hochparallele Rechnen auf Hoch- und Höchstleistungsrechnern. Drei solcher SimLabs sind momentan in JARA-HPC eingerichtet:
In den Cross-Sectional Groups (CSGs) sind methodische Aktivitäten gebündelt, die für die Nutzer von Hochleistungsrechnern aus unterschiedlichsten Disziplinen von Bedeutung sind. So unterstützen beispielsweise Mitarbeiter des CSG "Immersive Visualization" unter anderem Neurowissenschaftler der Sektion JARA-BRAIN bei der Erforschung des menschlichen Gehirns.
Bislang arbeiten wir in zwei Cross-Sectional Groups in den Bereichen
CSG "Parallel Efficiency"
Entwicklung von Algorithmen zur Analyse und Steigerung der Leistung paralleler Programme und ihre Implementierung in Tools wie z.B. Scalasca und SIONlib.
und
CSG "Immersive Visualization"
Entwicklung von Algorithmen zur immersiven und interaktiven sowie zur räumlich verteilten und kooperativen Visualisierung und ihre Implementierung in die ViSTA Software-Umgebung.
Forscher der Sektionen JARA-HPC und JARA-BRAIN arbeiten gemeinsam an dem Prototypen einer Visualisierung, die die mikroskopische Aktivitätsstruktur im Gehirn von Säugetieren sichtbar macht.
Die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen dem Forschungszentrum Access e.V., dem Jülich Supercomputing Centre (JSC) und dem Rechenzentrum der RWTH Aachen im Rahmen des Exzellenz-Clusters „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ hat das Ziel, den zeitlichen Aufwand der auf der Phasenfeld-Methode basierenden, mikroskopischen Gefügesimulation innerhalb von Prozesskettensimulation zu reduzieren.
Im Rahmen des Seed Fund Projektes "Collaborative Exploration and Visualization in ivNet" arbeiten zwei JARA-HPC Wissenschaftler des Rechenzentrums der RWTH Aachen im Bereich "Application Support" am Jülich Supercomputing Centre (JSC).
Die Wissenschaftler unterstützen die Mitarbeiter des JSC bei der 3D-Visualisierung von Simulationsergebnissen bspw. aus dem Bereich der Teilchensimulationen oder der Visualisierung von virtuellen Gehirnen.
Im interdisziplinären Kooperationsprojekt „Virtuelles Gehirn“ unterstützen die Informatiker aus JARA-HPC die Neurowissenschaftler der Sektion JARA-BRAIN bei der Erforschung des menschlichen Konnektoms.
Mit Hilfe einer speziellen Rechenmethode, der sog. probabilistischen Traktographie, können sowohl Hauptfaserbahnen als auch schmale oder kreuzende Nervenfaserbündel im Gehirn erkannt und Unsicherheiten in den zu Grunde liegenden Messdaten ermittelt werden. Daraus entwickeln die Wissenschaftler aus JARA-HPC eine 3D-Visualisierung der Faserbahnen im menschlichen Gehirn und helfen den Neurowissenschaftlern damit, das Zusammenspiel verschiedener Areale im Gehirn besser zu verstehen.
Details
Mit Seed Funds werden Projekte in zukunftsträchtigen Bereichen gefördert, die sich in der Ideen- und Startphase befinden und noch nicht drittmittelfähig sind. Die Auswahl wird in einem kompetitiven Verfahren bestimmt. Seed Funds stärken die bereits bestehenden Kernbereiche weiter und gewährleisten die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit den Ingenieurwissenschaften. Dieses Verfahren generiert u.a. hochaktuelle Forschungsthemen, die sich zu zukünftigen Forschungsbereichen entwickeln können.
Aktuell werden in JARA-HPC 12 Seed-Fund Projekte gefördert:
