EuroHPC-Initiative

EU buttert eine Milliarde in Supercomputer-Infrastruktur

| Redakteur: Jürgen Schreier

Die europäische Versorgungskette für HPC-Technik ist unterentwickelt, der Anteil europäischer Technik an laufenden Hochleistungsrechnern nach wie vor unbedeutend.
Die europäische Versorgungskette für HPC-Technik ist unterentwickelt, der Anteil europäischer Technik an laufenden Hochleistungsrechnern nach wie vor unbedeutend. (Bild: Pexels / CC0)

Für Supercomputing will man in der EU richtig Geld in die Hand nehmen. Gut eine Mrd. Euro sind für den Aufbau einer entsprechenden Infrastruktur veranschlagt, um Rückstände aufzuholen. Denn viele Wissenschaftler und Unternehmen müssen aktuell Daten außerhalb der EU verarbeiten lassen.

Europas Unternehmen und Forscher sollen in Zukunft ihre Datenmengen in der EU selbst verarbeiten können - so das Ziel der EU-Kommission. Deshalb soll rund eine Mrd. Euro für den Aufbau der ersten europäischen Supercomputer-Infrastruktur ausgegeben werden.

Supercomputer, so die Begründung für das gemeinsame Investment der EU-Kommission und der EU-Mitgliedsländer, würden unter anderem für Klimaforschung, sichere Energieversorgung, neue Formen der Medizin und Cybersicherheit gebraucht. Durch eine eigene Infrastruktur könnten auch Daten und Geschäftsgeheimnisse besser geschützt werden: Weil die EU noch nicht über die leistungsfähigsten Supercomputer verfüge, müssten Wissenschaftler und Unternehmen ihre Daten außerhalb der EU verarbeiten lassen. „Supercomputer sind der Motor der digitalen Wirtschaft. Die EU muss in diesem harten Rennen aufholen“, ist der für den digitalen Binnenmarkt zuständige Vizepräsident Andrus Ansip überzeugt .

EuroHPC soll Systeme mit von 100 Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde erwerben

Ein neues Gemeinsames Unternehmen EuroHPC soll eine europaweite Hochleistungsrecheninfrastruktur von Weltrang erwerben, aufbauen und einrichten. Die Initiative wird auch ein Forschungs- und Innovationsprogramm für die Entwicklung der Technologien und Hardware sowie der Anwendungen für diese Supercomputer umfassen.

„Mit der EuroHPC-Initiative wollen wir den europäischen Forschern und Unternehmen bis 2020 erstklassige Superrechner-Kapazitäten zur Verfügung stellen, um Technologien wie künstliche Intelligenz zu entwickeln und die künftigen Alltagsanwendungen in Bereichen wie Gesundheitswesen, Sicherheit oder Ingenieurwesen zu erstellen“, so Ansip.

Supercomputer werden benötigt, um die immer größeren Datenmengen zu verarbeiten. Im Rahmen der neuen Initiative will man Investitionen bündeln, um "erstklassige europäische Supercomputer und Infrastrukturen für die Massendatenverarbeitung (Big Data) bereitzustellen. EuroHPC soll dafür Systeme mit einer Rechenleistung von hundert Billiarden pro Sekunde erwerben und die Entwicklung von Systemen mit einer Rechenleistung Trillion Rechenoperationen pro Sekunde auf der Grundlage von EU-Technologie bis 2022 bis 2023 unterstützen.

Die meisten Supercomputer stehen in Fernost und Nordamerika (Quelle: Wikipedia).

Für die Tätigkeit des Gemeinsamen Unternehmens EuroHPC ist der Zeitraum 2019 bis 2026 vorgesehen. Die geplante Infrastruktur wird im Eigentum ihrer Mitglieder stehen und von diesen auch gemeinsam betrieben werden. Mitglieder sind zunächst um die Unterzeichnerländer der EuroHPC-Erklärung, darunter auch Deutschland, sowie private Mitglieder aus Wissenschaft und Industrie. Der Beitritt weiterer Mitglieder zu dieser Zusammenarbeit ist jederzeit möglich, wenn sie einen entsprechenden Finanzbeitrag leisten. Die privaten Mitglieder des Gemeinsamen Unternehmens werden Vertreter der Beteiligten und Interessenträger aus dem HPC- und Big-Data-Bereich sein, z. B. aus Wissenschaft und Industrie. Zwei vertragliche öffentlich-private Partnerschaften ETP4HPC und Big Data Value Association haben bereits schriftlich ihre Unterstützung für die Gründung des Gemeinsamen Unternehmens EuroHPC bekundet.

EU-Mitgliedsländer gehen bei HPC-Systemen eigene Wege

Trotz der bisherigen Bemühungen und Investitionen verfügt die EU noch nicht über die leistungsfähigsten Supercomputer. Hinzu kommt, dass die vorhandenen Hochleistungsrechner auf außereuropäischer Technik beruhen. Die verfügbare Rechenzeit reicht laut EU-Kommission nicht aus, um den ständig steigenden Bedarf zu decken. Zum Schließen der Bedarfslücke zu schließen müssen europäische Wissenschaftler und Unternehmen ihre Daten außerhalb der EU verarbeiten lassen. Daraus ergeben sich aber Probleme in Bezug auf die Privatsphäre, den Datenschutz, den Schutz von Betriebs- und Geschäftsgeheimnissen sowie hinsichtlich des Eigentums an den Daten, speziell bei "sensiblen Anwendungen".

Die Mitgliedstaaten investieren (wenn überhaupt) für sich allein in die Entwicklung und Anschaffung von HPC-Infrastrukturen. Trotz beträchtlicher Investitionen sowohl auf nationaler Ebene als auch auf Unionsebene werde in Europa im Vergleich zu den USA, China oder Japan "eindeutig viel zu wenig Geld für das Hochleistungsrechnen ausgegeben", die EU-Kommission.

Die bestehende Investitionslücke belaufe sich auf 500 bis 750 Mio. Euro jährlich, weshalb die Mitgliedstaaten ihre HPC-Investitionsstrategien auf europäischer Ebene koordinieren und ihre Mittel bündeln müssten.

Daten und deren Verarbeitung sollen in Europa bleiben

Die Initiative wird die gemeinsame Anschaffung von Hochleistungsrechnern ermöglichen und allen Mitgliedstaaten Zugang zu Supercomputern verschaffen, die eine mit den besten Anlagen der Welt vergleichbare Leistung bieten. Die Systeme werden in eine europaweite Infrastruktur eingebettet und der Wissenschaft und industriellen Forschung sowie dem öffentlichen Sektor unabhängig von ihrem Standort zur Verfügung stehen. Die gesteigerte Verfügbarkeit und Zugänglichkeit von HPC-Spitzenressourcen soll die Anwender dazu ermutigen, ihre Tätigkeiten und Daten in Europa zu belassen und somit zum Erhalt einer kritischen Masse an Know-how und Personal in den Mitgliedstaaten beitragen.

SUPRENUM - keine deutsche Erfolgsgeschichte

SUPRENUM (Superrechner für numerische Anwendungen) war ein deutsches Forschungsprojekt zur Entwicklung eines Parallelrechners im Zeitraum von 1985 bis 1990. Obwohl der Suprenum-1 für kurze Zeit das leistungsfähigste massiv parallele Rechnersystem der Welt war, wurde die Entwicklung einer zweiten Generation des Systems nicht mehr finanziert.

Im Gegensatz zum herkömmlichen Vektorrechner arbeitete der Suprenum-1 als massiv paralleler Rechner nach dem MIMD-Prinzip. Das System war insgesamt bis zu 256 Rechnerknoten skalierbar. Jeweils 16 Knoten bildeten einen Cluster und waren über ein lokales 4×4-Interconnect-Netzwerk mit 200 Mbit/s Bandbreite („horizontal buses“) verbunden. Zusätzlich waren die Cluster über vier vertikale Busse (global buses) verbunden. Ein eigenes I/O-Subsystem stellte die Verbindung zur lokalen Disk des Clusters, dem „global bus“ und dem Host-Rechner, einer SUN-Workstation, her. Jeder Knoten verfügte über einen Prozessor vom Typ Motorola MC 68020, einen numerischen Koprozessor (Weitek 2264/65) und 8 MB lokalen Arbeitsspeicher.

Im Rahmen des SUPRENUM-Projekts entstand unter Federführung von Wolfgang Schröder-Preikschat das Mikrokernel-Betriebssystem PEACE (Process Execution And Communication Environment), das nach den Prinzipien der Objektorientierung konzipiert und in der Programmiersprache C++ implementiert wurde. Die Kommunikationslatenz war mit einer Millisekunde relativ hoch für ein auf massiv parallele Architekturen spezialisiertes Betriebssystem.

Zur effektiven Nutzung des Parallelrechners für numerische Verfahren sollte ein spezieller Fortran-77-Compiler entwickelt werden, dessen Implementierung jedoch aufgrund des begrenzten Hauptspeichers der Knoten Schwierigkeiten bereitete. Allerdings war der Suprenum-1 auch unter Verwendung der PARMACS (Parallel Macros) Kommunikations-Bibliothek programmierbar. Im Gegensatz zum oben erwähnten Fortran Compiler beruht dieses Programmiermodell auf explizitem Versenden von Daten (Message Passing) und wurde später zum MPI-Standard weiterentwickelt.

Das Projekt scheiterte letztlich an den hohen Entwicklungskosten und der fehlenden Nachfrage der Industrie. (Quelle: Wikipedia)

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