Wie funktioniert dieser Hochleistungsrechner?
Dr.-Ing. Michael Selzer: Es werden mehrere Rechner im Verbund geschaltet und durch ein Hochleistungsnetzwerk verbunden. Die Rechenleistung entspricht der von 10.000 Laptops. Dafür müssen Algorithmen entwickelt werden, die ein Problem in entsprechende Teilprobleme zerlegen, und diese auf verschiedene Knoten verteilen. Durch das Netzwerk werden die Zwischenergebnisse untereinander ausgetauscht.
Die Software wird seit 25 Jahren von uns entwickelt. Sie umfasst etwa eine Million Programmzeilen, 60 Mitarbeitende widmen sich der Entwicklung der physikalischen Modelle und der Software. Besonders aufwendig sind Aufgaben mit einer 3D-Fragestellung. Die sind nur durch HPC-Systeme (High Performance Computing) schnell lösbar.
Anspruchsvoll sind insbesondere strömungsabhängige Größen, zum Beispiel die Berechnung der Eigenschaften von Membranstrukturen in der Medizintechnik, die man in Schwangerschaftstests findet oder in COVID-Tests. Wir untersuchen durch Simulationen, wie verschiedene Varianten der Membranstruktur den Testvorgang beeinflussen.
Welche Werte müssen eingegeben werden, um eine Materialprognose zu erhalten?
Selzer: Die Modelle, die wir einsetzen, die sind alle physikalisch. Das heißt, es gibt Gleichungen, die das Verhalten basierend auf Naturgesetzen beschreiben. Dazu gehen Materialkoeffizienten ein, die aus unterschiedlichen Methoden gewonnen werden. Das können simulative Methoden sein, atomistische oder fundamentale Methoden, die Parameter liefern. Es werden auch experimentell bestimmte Parameter verwendet, die Unsicherheiten beinhalten.