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Supercomputer Discovery: HZDR-Team schlägt NASA-Konkurrenz

So könnte künftig Krebs behandelt werden. Die Simulation zeigt, wie ein Laser Protonen auf hohe Energien beschleunigt. Auf dem Supercomputer Discovery soll das berechnet werden.
PIConGPU-Simulation: Ein Laserstrahl (rot) trifft auf einen Wasserstoffstrahl und beschleunigt Protonen, die künftig Tumore behandeln könnten. © Dr. Richard Pausch/HZDR
Von: Wissensland
HZDR-Forschende aus Dresden und Görlitz sind als einziges nicht-amerikanisches Team für den Vorabzugang zum US-Supercomputer Discovery ausgewählt worden. Ihr KI-gestütztes Simulationsprogramm PIConGPU könnte helfen, Krebstherapien zu verbessern und saubere Energie zu gewinnen.

Neun Projekte aus aller Welt dürfen bald auf dem künftigen US-amerikanischen Supercomputer Discovery forschen. Darunter ist auch ein Team des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR). Gemeinsam mit der Universität Delaware (USA) setzte es sich gegen Konkurrenten wie die NASA und General Electric durch. Als einziges internationales Projekt überhaupt.

Hinter dem Erfolg steckt ein Programm namens PIConGPU. Es simuliert am Computer, wie Laserstrahlen auf Plasma wirken. Plasma ist ein extrem heißes, elektrisch geladenes Gas. Solche Simulationen helfen dabei, neue Technologien zu entwickeln. Dazu gehören kompakte Teilchenbeschleuniger für die Krebsbehandlung oder Anlagen für die lasergetriebene Kernfusion, die eines Tages klimafreundliche Energie liefern könnten.

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Wo KI die teuersten Rechnungen spart

Das Besondere an PIConGPU ist ein KI-gestützter Ansatz. Hochleistungsrechner sind teuer und ihre Kapazitäten begrenzt. Deshalb soll eine Künstliche Intelligenz vorab erkennen, welche Simulationen überhaupt lohnenswert sind. Nur die vielversprechendsten werden dann auch durchgerechnet. Das spart Rechenzeit und macht die Forschung effizienter.

"Wir sind unglaublich stolz darauf, dass wir es auch in das CAAR-Programm für 'Discovery‘ geschafft haben", sagt Dr. Michael Bussmann, Forschungsteamleiter am Center for Advanced Systems Understanding (CASUS) des HZDR in Görlitz. Er hofft, dass es dem Team erstmals gelingen wird, große KI-Modelle mit hochauflösenden Simulationen zu kombinieren, um die richtigen Betriebsparameter für neue Technologien zu ermitteln.

"Da wir PIConGPU in den vergangenen zwei Jahren um mehrere KI-basierte Optimierungen erweitert haben, hatten wir insgeheim gehofft, für das Discovery-CAAR-Programm ausgewählt zu werden. Nichtsdestotrotz waren wir überglücklich, als die Nachricht über den Zuschlag eintraf", ergänzt Prof. Sunita Chandrasekaran von der Universität Delaware.

Von Görlitz und Dresden an die Weltspitze

Der Supercomputer Discovery soll spätestens 2028 geliefert werden und 2029 in Betrieb gehen. Er wird deutlich leistungsstärker als sein Vorgänger "Frontier" sein, der derzeit zu den schnellsten Supercomputern der Welt gehört. PIConGPU lief bereits auf "Frontier". Mit "Discovery“ sollen künftig noch größere und präzisere Simulationen möglich werden. Am HZDR leiten das Center for Advanced Systems Understanding (CASUS) in Görlitz und das Institut für Strahlenphysik in Dresden das Projekt gemeinsam.

Bussmann betont auch die europäische Perspektive. Das HZDR ist an einem europäischen Forschungsnetzwerk beteiligt, das den Zugang zu den leistungsstärksten Supercomputern Europas ermöglicht. Mit JUPITER steht im Forschungszentrum Jülich einer der leistungsfähigsten Rechner Europas. "Es ist wichtig, dass das HZDR Teil des EuroHPC-Exzellenzzentrums PlasmaPEPSC ist. Der Zugang zu europäischen Exascale-Rechnern wie JUPITER stellt sicher, dass wir stets an der Spitze der Forschung bleiben."

PIConGPU wird seit mehr als zehn Jahren weiterentwickelt. Die Simulationssoftware steht Forschenden weltweit kostenlos zur Verfügung.

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