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11.12.2016 - 00:23
Foto: Leibniz-Rechenzentrum

Neue Kühlmethode für schnellsten Rechner Europas

18.07.2012, 10:56
Er braucht 500 Quadratmeter Platz, wiegt 100 Tonnen und hat eine Spitzenleistung von drei Petaflops: Europas schnellster Superrechner am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) in Garching bei München schafft pro Sekunde drei Billiarden Rechenschritte. Weltweit rangiert "SuperMUC", der am Freitag in Betrieb genommen wird, auf Rang vier. Viel Energie spart er mit einer ungewöhnlichen Methode: der Kühlung durch warmes Wasser.

Bis zu 50 Prozent des Energieverbrauchs und der CO2- Emissionen entfallen heute bei einem durchschnittlichen luftgekühlten Rechenzentrum auf den Betrieb der notwendigen Kühlsysteme, die die Server vor Überhitzung schützen. Um diesen Verbrauch nachhaltig zu reduzieren, haben IBM- Forscher in Zürich ein neuartiges Wasserkühlsystem für Computer entwickelt.

Inspiriert wurde dieses vom menschlichen Blutkreislauf: Ein ausgeklügeltes Kühlnetzwerk mit leistungsfähigen Mikrokanalkühlern führt die Wärme direkt dort ab, wo sie entsteht: am Chip. So kann der neue Computer mit über 40 Grad Celsius warmem Wasser gekühlt werden und liefert gleichzeitig wertvolle Abwärme, die direkt für die Gebäudeheizung genutzt werden kann.

"Die Chips laufen noch korrekt bei 70 oder 80 Grad", erklärte LRZ- Direktoriumsvorsitzender Arndt Bode. "Wegen der höheren Wärmekapazität führt Wasser die Wärme besser ab als Luft." Das wirkt sich auch auf die Betriebskosten aus: SuperMUC  wird zu Einsparungen von rund 850.000 Euro pro Jahr führen.

Das Potenzial der innovativen Wasserkühlung ist mit SuperMUC allerdings noch nicht erschöpft, wie der Erfinder des Kühlkonzepts von IBM Research, Dr. Bruno Michel, erklärt: "Unser Plan ist es, mittelfristig die Kühlstrukturen direkt auf die Rückseite der Prozessoren zu integrieren, um aufeinandergestapelte 3D- Chips zu kühlen. Damit können wir den Weg für massive Verkleinerungen und Leistungssteigerungen bahnen: Der SuperMUC von heute könnte so langfristig auf die Größe eines PCs schrumpfen."

Gigantische Leistung

IBM vergleicht die Leistung des Computers mit der kaum vorstellbaren Situation, dass drei Milliarden Menschen mit Taschenrechnern jeweils eine Million Berechnungen pro Sekunde ausführen. Einen anderen Vergleich für die gigantische Kapazität gab Bode: "Wenn man eine Maschine hätte, die Nägel mit einem Millimeter Kopfdurchmesser einschlägt, könnte diese Maschine die Welt in einer Sekunde 70.000 Mal umrunden."

Ganz Europa profitiert vom Superrechner

Forscher aus 24 Ländern Europas werden die neue IBM- Anlage nutzen. Über die Zulassung entscheidet ein internationales Gremium. "Die Simulation hat sich neben der Theoriebildung und dem Experiment als dritte Säule der Wissenschaft etabliert", so Schavan. "Höchstleistungsrechnen hat damit die Art des Forschens verändert und die Entwicklung von Produkten vereinfacht."

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten

Supercomputer berechnen Klimaveränderungen, Auswirkungen von Katastrophen wie Erdbeben oder Modelle zu den Bewegungen unter der Erdkruste. Sie können darstellen, was im Weltall nach dem Urknall geschah. Die Theorie über dunkle Materie und dunkle Energie im All ließ sich nur mit ihrer Hilfe untermauern.

Auch Gensequenzen oder hochkomplexe Protein- Strukturen werden erforscht, bedeutsam bei der Bekämpfung von Krankheiten wie Alzheimer oder Parkinson. Die Funktionsweise von Organen wie der Lunge kann minuziös nachempfunden werden - ein Schritt, um etwa Schädigungen bei der Beatmung schwer kranker Patienten zu vermeiden. In der Verkehrstechnik arbeiten Forscher und Hersteller zusammen, um leisere Flugzeugturbinen zu entwickeln. Und beim Auto wird laut Bode fast alles simuliert - von der Spritreduktion bis zu Klimaanlagen, die bei den Fahrgästen kein Zuggefühl produzieren.

18.07.2012, 10:56
AG/red
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