Supercomputing

Schlüsseltechnologie

Was haben Künstliche Intelligenz, Medikamentenforschung und Klimamodellierung gemeinsam? Ihre Entwicklung wird ermöglicht durch leistungsstarke Supercomputer. Die Forschung an diesen Höchstleistungsrechnern fördert das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR).

Chancen

Supercomputer können riesige Datenmengen auswerten und komplexe Prozesse analysieren. Der KI-optimierte Ausbau der vom BMFTR finanzierten Supercomputer ermöglicht unter anderem das Training großer generativer KI-Modelle.
Supercomputer ermöglichen exzellente Wissenschaft und sind wichtige Bestandteile technologischer Souveränität. In Deutschland und Europa machen sie uns bei sensiblen Forschungs- und Entwicklungsfragen unabhängig von außereuropäischen Rechnern.
Supercomputer helfen unter anderem in der Klimaforschung, in der Astrophysik, bei der Analyse von neuartigen Viren oder bei der Nutzung und Entwicklung von KI, aber auch bei der Optimierung von Produktionsprozessen, der Standortwahl für Windräder oder Simulation des menschlichen Gehirns

Im Rahmen der HTAD fördert das BMFTR den Ausbau der KI-Rechenkapazitäten für Forschung und Entwicklung. Die nationale Rechenzentrums-Strategie konkretisiert dieses Ziel: Bis 2030 sollen die nationalen Rechenzentrumskapazitäten für High-Performance-Computing und Künstliche Intelligenz vervierfacht werden. So soll Deutschland als forschungsstarker Rechenzentrumsstandort in Europa vorangehen und dem Bedarf von Wissenschaft und forschender Industrie auch in Zukunft gerecht werden. In Deutschland sollen die besten und fortschrittlichsten Rechentechnologien zur Verfügung stehen. Rechner und Rechenzentren sollen dabei nicht nur leistungsfähig, sondern auch energieeffizient und ökologisch nachhaltig gestaltet werden.

Start

JUPITER: Der schnellste KI-Supercomputer in Europa

Er ist der schnellste KI-Supercomputer in Europa und der fünftschnellste Rechner der Welt. Mit 125 Millionen Euro finanziert das BMFTR den Aufbau und Betrieb des ersten europäischen Exascale-Rechners JUPITER mit. Durch ihn können zum Beispiel Large Language Models (LLMs) in weniger als einer Woche trainiert werden. Am Forschungszentrum Jülich ist er für alle europäischen Forscherinnen und Forscher zugänglich.

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Supercomputer JUPITER in Zahlen

24
Tausend Grafikprozessoren (GPUs) machen ihn zu einem der schnellsten KI-Rechner
1
Trillion Rechenoperationen pro Sekunde wird der Supercomputer bei voller Leistungsfähigkeit erreichen.
60
Milliarden Rechenoperationen pro Watt. Dadurch ist JUPITER einer der effizientesten Superrechner
>40
ExaFLOP pro Sekunde erreichen die GPUs beim KI-Training

Leistungsfähige Strukturen auf drei Ebenen

Wissenschaft und Industrie können deutschlandweit ein breites Netzwerk mit leistungsstarken Supercomputern für ihre Forschungs- und Entwicklungsarbeiten nutzen. Weil sich die benötigte Rechenleistung je nach Forschungsaufgabe unterscheiden kann, ist das Angebot in mehreren Ebenen strukturiert – entsprechend der Leistungsfähigkeit der Rechner und der Komplexität der Anwendungen.

Die drei leistungsstärksten Rechenzentren Deutschlands sind unter dem Dach des Gauss Centre for Supercomputing e.V. (GCS) vereint. Diese werden vom BMFTR gemeinsam mit den drei Bundesländern gefördert, in denen die Rechenzentren ihren Sitz haben.

Die zweite Ebene umfasst zwölf etablierte, überregionale HPC-Zentren mit Hochleistungsrechnern an Forschungseinrichtungen und Hochschulen. Gemeinsam mit den Ländern fördert das BMFTR den koordinierten Verbund Nationales Hochleistungsrechnen (NHR), bestehend aus neun Rechenzentren an Hochschulen.

Die dritte Ebene besteht vor allem aus regionalen Rechnern, die eine Vielzahl von Anwendungen mit geringeren Leistungsanforderungen für den Bedarf vor Ort bedienen. Diese stehen an den meisten Hochschulstandorten und Forschungseinrichtungen zur Verfügung und werden dort betrieben.

In der sogenannten Gauss-Allianz sind die drei Rechenzentren der Ebene eins, 16 Zentren der Ebenen zwei und drei sowie das Deutsche Forschungsnetz zusammengeschlossen.

Verbesserung der KI-Recheninfrastrukturen

Neben der Förderung von traditionellen Rechenzentren wird der Ausbau von Recheninfrastrukturen für Künstliche Intelligenz sowie ergänzender Servicestrukturen gezielt vorangetrieben (siehe auch BMFTR-Aktionsplan KI-Recheninfrastrukturen).

AI-Factories

Im Rahmen der europäischen EuroHPC-Initiative fördert das BMFTR gemeinsam mit den Ländern und der EU den Aufbau von KI-optimierten Rechenressourcen. Ergänzend dazu werden Serviceleistungen angeboten, um Start-ups, KMU, Wissenschaft und Industrie die Nutzung von leistungsfähigen KI-Technologien zu erleichtern. In Deutschland sind bislang die JAIF (Forschungszentrum Jülich, basierend auf dem Exascale-Rechner JUPITER) und HammerHAI (HLRS Stuttgart) als AI Factories ausgewählt worden.

Gauss Centre for Supercomputing (GCS)

Die drei leistungsstärksten Rechenzentren Deutschlands sind im Gauss Centre for Supercomputing e.V. (GCS) zusammengeschlossen und werden vom BMFTR gemeinsam mit den drei Bundesländern gefördert, in denen die Rechenzentren ihren Sitz haben. Der KI-optimierte Ausbau der Systeme, allen voran des Exascale-Rechners JUPITER, ermöglicht das Training großer generativer KI-Modelle und stärkt die technologische Souveränität Deutschlands.

Ein europäisches Ökosystem

Beim Hoch- und Höchstleistungsrechnen arbeitet Deutschland eng mit den europäischen Partnern zusammen. Im Jahr 2018 wurde dafür das Gemeinsame Unternehmen EuroHPC gegründet, eine institutionalisierte Partnerschaft der Europäischen Kommission, den teilnehmenden Partnerstaaten und drei Industrieverbänden. Ziel von EuroHPC ist die Schaffung eines ganzheitlichen Ökosystems im High-Performance-Computing in Europa. Das alles leistet einen wichtigen Beitrag zur digitalen und technologischen Souveränität Deutschlands und der Europäischen Union.

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