Von der Energiewende zu neuen Materialien, von der Astrophysik zu den Erdsystemwissenschaften: Um natürliche und technische Vorgänge in ihrer ganzen Komplexität zu verstehen, nutzen Forscherinnen und Forscher die schnellsten Hochleistungsrechner der Welt. Das Karlsruher Institut für Technologie stellt mit dem "Hochleistungsrechner Karlsruhe" - kurz HoreKa - einen neuen Supercomputer für viele Fachgebiete bereit. Das Gesamtsystem wurde im Sommer 2021 der Wissenschaft übergeben.
HoreKa gehörte bei seiner Inbetriebnahme Mitte 2021 zu den 15 leistungsfähigsten Rechnern Europas und belegte bei der Energieeffizienz sogar Platz 13 im internationalen Supercomputer-Ranking. Er kann eine Rechenleistung von ca. 17 PetaFLOPS erbringen – also etwa 17 Billiarden Rechenoperationen in der Sekunde, was der Leistung von mehr als 150.000 Laptops entspricht.
Das System steht Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus ganz Deutschland zur Verfügung. Vor allem in den den Erdsystemwissenschaften, den Materialwissenschaften, der Energie- und Mobilitätsforschung im Ingenieurwesen sowie der Teilchen- und Astroteilchenphysik werden Forschende dank des neuen Supercomputers ein detaillierteres Verständnis hochkomplexer natürlicher und technischer Vorgänge erlangen können.
Zwei innovative Technologien - ein Hochleistungssystem
HoreKa ist ein innovatives Hybrid-System mit fast 60.000 Intel Xeon "Ice Lake" Prozessorkernen, mehr als 220 Terabyte Hauptspeicher sowie 668 NVDIA A100 Tensor Core GPUs. Als Kommunikationsnetzwerk kommt ein non-blocking NVIDIA Mellanox InfiniBand-HDR-Netzwerk mit 200 GBit/s pro Port zum Einsatz, als Datenablage dienen zwei parallele Spectrum-Scale-Dateisysteme mit einer Gesamtkapazität von mehr als 15 Petabyte.
Ein zentraler Gesichtspunkt bei der Auslegung des Systems waren auch die enormen Datenmengen, welche bei wissenschaftlichen Forschungsprojekten anfallen. Je nach Anwendung können von einer einzigen Simulation mehrere Hundert Terabyte an Daten erzeugt werden. Um mit den wachsenden Datenmengen Schritt zu halten, liefern die Rechenknoten, das InfiniBand-Netzwerk und die parallelen Dateisysteme von HoreKa im Vergleich zum Vorgängersystem ForHLR jeweils einen bis zu vier Mal höheren Speicherdurchsatz.
Rechnen und Speichern gehen Hand in Hand
Eine mehrstufige Datenhaltung garantiert zusätzlich die Weiterverarbeitung auf externen Speichersystemen mit hohem Durchsatz. HoreKa ist mit bis zu 45 GByte/s Datenrate an die „Large Scale Data Facility“ (LSDF) des SCC angebunden, die seit 2010 eine moderne Infrastruktur für die Speicherung, Verwaltung, Archivierung und Analyse von Forschungsdaten bietet.
HoreKa ist vollständig im 2015 für den Vorgänger ForHLR neu errichteten Rechnergebäude auf dem Campus Nord des KIT untergebracht.
