Das ist der schnellste Computer Österreichs

Österreichs Wissenschaft hat einen neuen Supercomputer. Dieser scheint zwar in der vor wenigen Tagen veröffentlichten Liste der 500 schnellsten Supercomputer der Welt noch nicht auf, seine Dimensionen und Rechneleistung können sich aber dennoch sehen lassen: Aus über 32.000 einzelnen Prozessorkernen besteht der VSC3-Cluster (Vienna Scientific Cluster), der nun im Science Center der TU Wien in Betrieb genommen wird. Mit ungefähr 600 Billionen Rechenschritten pro Sekunde (600 Teraflops) ist die dritte Ausbaustufe des Supercomputers der mit Abstand schnellste Forschungs-Hochleistungsrechner Österreichs. Insgesamt sind acht heimische Universitäten an dem Projekt beteiligt. Wissenschaftliche Berechnungen aus vielen unterschiedlichen Forschungsgebieten, von Meteorologie bis zur Teilchenphysik, werden durch den neuen VSC3 möglich. Bei der Planung des Supercomputers wurde besonders auf Umweltfreundlichkeit und Energieeffizienz geachtet. Aus diesem Grund kommt auch eine ganz neue Methode der Öl-Kühlung zum Einsatz. Am 4. Juli 2014 wurde der VSC3 in Anwesenheit des Bundesministers für Wissenschaft, Forschung und Wirtschaft Reinhold Mitterlehner feierlich eröffnet:

Johannes Fröhlich (TU Wien, re) präsentiert Minister Mitterlehner den VSC 3; Bild: (c) TU Wien/Matthias Heisler

Erfolgreiche Kooperation österreichischer Universitäten
TU Wien, Universität Wien und die Universität für Bodenkultur hatten schon zuvor gemeinsam die Vorgängermodelle VSC 1 und VSC 2 mit großem Erfolg betrieben. An der dritten Ausbaustufe sind die Universität Innsbruck und die TU Graz beteiligt, sowie durch diese als Partner koordiniert die Karl-Franzens-Universität Graz, die Montanuniversität Leoben und die Alpen-Adria Universität Klagenfurt.

"Diese Zusammenarbeit von acht Universitäten, die über mehrere Disziplinen und Studienrichtungen geht, ist ein Musterbeispiel für gelebte Kooperation und zeigt den Mehrwehrt der für alle Beteiligten dadurch entstehen kann. In einem hochtechnischen Bereich verfügt Österreich jetzt über modernste Infrastruktur, die sowohl  im naturwissenschaftlichen als auch im technischen Bereich die Basis für neue Erkenntnisse sein wird", sagte Wissenschafts-, Forschungs- und Wirtschaftsminister Reinhold Mitterlehner.

Mit dem VSC 3 steht den teilnehmenden Universitäten nun ein Computercluster zur Verfügung, der den Vergleich mit wissenschaftlichen Spitzencomputern der Welt nicht zu scheuen braucht. "Die aktuelle Ausbaustufe wurde durch Bündeln von Ressourcen der universitären Partner realisiert. Nur dadurch lässt sich infrastrukturell jene kritische Masse bilden, mit der man basierend auf der hinterlegten wissenschaftlichen Kompetenz Sichtbarkeit in der Scientific Community erlangt.", sagt Johannes Fröhlich, Vizerektor für Forschung der TU Wien. "Dadurch wird nicht nur die adäquate Umsetzung aktueller Spitzenforschung garantiert, sondern auch die zukunftsorientierte Weiterentwicklung des Standortes zu einem umfassenden High Performance Computing Zentrum möglich. Der VSC ist jedenfalls ein Leuchtturmprojekt für Kooperation im Universitätsbereich und  sichert somit einen Standortvorteil für Österreichs Wissenschaft."

"Der Supercomputer ist ein Musterbeispiel für universitäre Kooperation", bestätigt Karl Schwaha, Vorsitzender des VSC-Steering Committee und Vizerektor der Universität Wien anlässlich der VSC 3 Präsentation. "Für die Universitäten ist der VSC ein Vorzeigeprojekt im punkto Energieeffizienz und Nachhaltigkeit. In Hinblick auf ihre gesellschaftliche und ökologische Verantwortung ein wichtiges Thema für die Universität Wien."

Ein Blick in den Rechnerraum des Vienna Scientific Clusters 3; Bild: (c) TU Wien/Matthias Heisler

Gebaut wurde der VSC 3 von der Firma Clustervision. Wie auch seine Vorgängermodelle steht der VSC 3 im Science Center der TU Wien am Wiener Arsenal. Er besteht aus 2020 Knoten mit je 16 Prozessorkernen. Seine Rechenleistung beträgt über 600 Teraflops - er kann also in einer Sekunde mehr als 600 Billionen Additionen oder Multiplikationen ausführen. So könnte man beispielsweise in einer Nanosekunde mit dem VSC 3 aus den Geschwindigkeiten und Reichweiten sämtlicher Pässe und Schüsse der gesamten Fußball-Weltmeisterschaft die dazugehörigen Abschusswinkel berechnen. "Moderne Wissenschaft ist ohne entsprechende Simulations- und Berechnungsmethoden nicht mehr denkbar. Gerade als technische Universität ist der Zugriff auf entsprechende Computerkapazitäten von entscheidender Bedeutung. Man denke zum Beispiel an die Simulationen im modernen Maschinenbau. Mit dem VSC 3 können wir unseren Forschenden eine moderne Infrastruktur bieten, die international konkurrenzfähig ist", erklärt Horst Bischof, Vizerektor für Forschung der TU Graz. Viele unterschiedliche Forschungsgruppen werden Zugang zur Rechenpower des VSC3 haben, die Palette an wissenschaftlichen Themen reicht von der Entwicklung neuer Materialien mit Hilfe quantenphysikalischer Rechnungen über meteorologische Simulationen bis hin zur Biologie.

"Die heute notwendigen Rechenleistungen lassen sich nur mehr im Verbund bewerkstelligen und hier liegt auch er große Mehrwert einer Teilnahme am VSC (Vienna Scientific Cluster). Dieser Verbund verschafft uns und den beteiligten österreichischen Universitäten die notwendige Rechenleistung für unsere ForscherInnen und die Eintrittskarte zu den entsprechenden europäischen Netzwerken", erklärte Sabine Schindler, Vizerektorin für Forschung an der Universität Innsbruck.

Energiesparmeister durch Öl-Kühlung
"Ganz entscheidend für uns war, schon bei der Planung auf Energieeffizienz zu achten", sagt Prof. Herbert Störi (TU Wien, wissenschaftlicher Projektleiter des VSC 3 und Mitglied des Steering Committee). Der VSC 3 wird eine Leistung von etwa 540 Kilowatt benötigen - also rund 0,8 Kilowatt pro Teraflop. Damit ist er deutlich effizienter als der Vorgänger VSC2 (2.3 Kilowatt pro Teraflop, bei ca. 150Tflop/s), obwohl auch schon der VSC 2 ein ökologisch vorbildlicher Cluster war.

Ein wichtiger Schritt für die Energie-Optimierung des VSC 3 war eine völlig neue Kühlungstechnologie: Statt Luftkühlung durch stromfressende Ventilatoren setzt man auf Paraffinöl, ähnlich wie es auch in Kosmetikprodukten verwendet wird. 35 Tonnen Öl enthalten die Wannen, in die man die Prozessoren versenkt. Das Öl hat besonders gute Wärmeleitungseigenschaften, dadurch kann die an den Prozessoren anfallende Wärme sehr effizient wegtransportiert werden. Ohne Luftkühlung muss auch der Rechnerraum nicht mehr eigens gekühlt werden.

"Wir freuen uns sehr, im Rahmen der VSC Kooperation unseren WissenschaftlerInnen Zugang zu einem der leistungsfähigsten Rechner zu ermöglichen", so Vizerektor Georg Haberhauer von der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU). "Wir setzen hier neue Maßstäbe, nicht nur im wissenschaftlichen Bereich, wo wir komplexen Fragestellungen noch besser nachgehen können, sondern auch im Bereich der Nachhaltigkeit: die neuartige, energieeffiziente Flüssigkeitskühlung passt perfekt zur Ressourcen-schonenden aber gleichzeitig Innovations-offenen Philosophie unserer Universität".

"High Performance Computing bildet die Grundlage für alle Forschungsfelder, die mit großen Datenmengen umgehen müssen, um zu neuen Erkenntnissen zu gelangen.  An der Universität Innsbruck ist dieser Bereich in den vergangenen Jahren stark ausgebaut worden und Scientific Computing ist nun auch einer unserer fünf Forschungsschwerpunkte. In Innsbruck rechnen derzeit elf WissenschaftlerInnen im Rahmen ihrer Forschungsprojekte am VSC -Tendenz steigend", so die Innsbrucker Vizerektorin  Schindler.

Ein direkter Vergleich mit anderen Computerclustern ist aber nicht immer einfach - der VSC 3 ist nicht in erster Linie darauf ausgelegt, in Computer-Rankings einen möglichst guten Platz zu belegen. "Viele der Rechner, die derzeit die Weltranglisten anführen, sind heute aus Graphikkarten aufgebaut. Wir müssen allerdings Prozessoren anbieten, auf denen die bestehenden wissenschaftlichen Programmcodes möglichst gut laufen", erklärt Herbert Störi. "Man muss sich entscheiden: Will man einen Rennwagen, oder einen Autobus, mit dem man bei ähnlicher Leistung deutlich mehr Leute transportieren kann?  Für die heutigen Anforderungen der österreichischen Wissenschaft ist der VSC3 jedenfalls bestens geeignet."