Hydrotec beteiligt an BMBF-Projekt ADAPTEX

Mehr Performance und adaptive Rechennetze für HydroAS

Hydrotec beteiligt an BMBF-Projekt ADAPTEX ©DLR

Hydrotec arbeitet seit Ende 2022 an dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Verbundprojekt ADAPTEX mit.

Der Projekttitel steht für Adaptive Erdsystemmodellierung mit stark reduzierter Berechnungsdauer für Exascale-Supercomputer.

Das Institut für Softwaretechnologie des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) leitetet das Projekt. Ziel ist es, die nächste Generation von Simulationssoftware für die Klima- und Erdsystemmodellierung zu entwickeln. Mithilfe der adaptiven Netzverfeinerung (AMR) des DLR sollen die Simulationsauflösung erhöht und gleichzeitig Rechenzeiten und Speicherbedarf reduziert werden.

Diese Neuentwicklungen werden in HydroAS und weiteren Softwaremodellen implementiert und getestet.

Die Komponenten des ADAPTEX Projektes und deren Zusammenspiel. ©DLR

Weitere Projektpartner sind das DLR Institut für Physik der Atmosphäre, das Forschungszentrum Jülich GmbH mit dem Jülich Supercomputing Centre, das Institut für Geometrie und Praktische Mathematik der RWTH Aachen sowie das Department Mathematik/Informatik der Universität Köln. Das Projekt hat eine Laufzeit von 3 Jahren, endet also Ende 2025 und wird mit insgesamt knapp 2,5 Mio. € gefördert.

Dynamische adaptive Gitter

Eine Luftblase umströmt ein Hindernis. Simuliert mit adaptiven Gittern. ©DLR

Da der Informationsgehalt in Simulationen häufig stark von lokalen und regionalen Prozessen abhängt, kann die Verwendung eines sich zeitlich verändernden (dynamischen), adaptiven Gitters ähnliche Genauigkeit wie ein statisches Gitter bei deutlich geringeren Rechenkosten und Speicherbedarf ermöglichen.

In ADAPTEX soll deshalb ein Softwareframework für exascale-fähige Strömungssimulationen (CFD) auf dynamischen adaptiven Gittern entwickelt und dessen Anwendung in der Erdsystemmodellierung (ESM) demonstriert werden.

Weitere Informationen: Aktuelles-Meldung des DLR

Exascale-Rechner im Einsatz

Ein Exascale-Rechner erreicht mehr als eine Trillion Berechnungen pro Sekunde, erbringt also 1 ExaFlops FP64-Rechenleistung. Das Forschungszentrum Jülich installiert derzeit den ersten europäischen Exascale-Rechner JUPITER.

Die kommenden Exascale-Computerarchitekturen eröffnen neue Möglichkeiten zur detaillierteren Prozessbeschreibung in Erdsystemmodellen. Mit der gesteigerten Rechenleistung wachsen aber auch die Anforderungen an Algorithmen, Softwarequalität und Skalierbarkeit.

Spannende Perspektiven für HydroAS

Hydrotec implementiert die im Projekt entwickelten exascale-fähigen adaptiven Gitter- und Lösertechniken in den HydroAS-Code. Dadurch wird einerseits die Performance der 2D-hydronumerischen Modellierung drastisch verbessert und andererseits die Bandbreite möglicher Anwendungen um Gebietsgrößen erweitert, die bisher nicht abgedeckt werden konnten.

Die erzielte Erhöhung der Rechengeschwindigkeit kann den Einsatz von HydroAS-Modellen in der operationellen Hochwasservorhersage ermöglichen und den Aufwand für Optimierungsrechnungen deutlich reduzieren.

Förderrichtlinie SCALEXA

ADAPTEX ist eines von sechs aktuellen Vorhaben im Rahmen der Förderrichtlinie SCALEXA. Die BMBF-Förderung platziert sich damit gut in der europäischen Forschungslandschaft und ermöglicht die effiziente Nutzung der in Deutschland verfügbaren Exascale-Systeme.

Siehe auch: Aktuelles-Meldung des Forschungszentrums Jülich

Anprechperson bei Hydrotec: Dr. Eva Loch