0,000 000 000 000 001 Sekunden - Supercomputer erkundet Plasma bis ins kleinste Detail

„Dank der gewaltigen Rechenkraft konnten wir den Beschuss eines kugelförmigen Targets mit einem Laser modellieren und so die komplette Beschleunigung der Ionenstrahlen dreidimensional simulieren“, beschreibt Hübl die Untersuchung. „Bisher waren aufgrund begrenzter Rechenkraft nur zweidimensionale Berechnungen möglich. Durch die Simulation können wir nun die Effekte in allen Dimensionen beschreiben, die sich bei der Laser-Teilchenbeschleunigung abspielen, und unsere neuen Beschleuniger viel besser verstehen.“ Ein wichtiger Schritt – nicht nur für die Laser-Plasmaphysik, sondern auch für die Tumorbehandlung mit Partikelstrahlen. Bislang benötigt die Medizin riesige Teilchenbeschleuniger, um Protonen oder Ionen im Kampf gegen den Krebs einsetzen zu können.

Die Datenflut bewältigen

Eine Alternative ist die Beschleunigung per Laserlicht, was die Anlagen kompakter und damit ihren Einzug in den klinischen Alltag wahrscheinlicher machen würde. „Dafür müssen wir aber zuerst die grundlegenden physikalischen Effekte genau verstehen“, erklärt Axel Hübl. Die Modelle, die er mit seinen Kollegen entwickelt, liefern entscheidende Informationen. So viele, dass der Physiker für das Experiment am TITAN einen weiteren Supercomputer einsetzen musste, um die Datenflut sinnvoll verarbeiten und interpretieren zu können: „Die meisten Informationen haben wir analysiert, solange die Daten noch auf der GPU waren, um kostspieligen Speicherplatz zu sparen. Trotzdem haben wir innerhalb von fünf Tagen drei Petabyte an Daten gesammelt.“ Das ist eine drei mit 15 Nullen – oder etwa 30.000 beschriebene Blu-ray Discs. „Weitere Analysen liefen parallel auf einem angegliederten Supercomputer. Die Datenbeschreibung haben wir gleich noch in einem offenen Austauschformat für andere Wissenschaftler standardisiert.“

Diese Leistungen haben die ACM und die IEEE-CS überzeugt. Die beiden Organisationen verleihen Axel Hübl das George Michael Memorial HPC Fellowship, mit dem seit 2007 einmal pro Jahr Doktoranden ausgezeichnet werden, die hervorragende Ergebnisse auf dem Gebiet des Hochleistungsrechnens erzielen. Der Dresdner Forscher ist damit der zweite Deutsche überhaupt, der den Preis erhält. Die Auszeichnung soll an den Computerphysiker George Michael erinnern – einer der ersten Forscher, der Hochleistungsrechner eingesetzt hat, um physikalische Fragestellungen zu lösen.

Der Preis wird auf der International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis SC16 vergeben, die vom 13. bis 18. November Experten aus der ganzen Welt nach Salt Lake City im US-Bundesstaat Utah zieht.

Foto: Axel Hübl vom HZDR-Institut für Strahlenphysik Quelle: HZDR / R. Weisflog