EU treibt Bau eines europäischen Supercomputers voran

Die Europäische Kommission treibt den Bau von Supercomputern voran.

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Bis zum Jahr 2022 will ein 23-köpfiges Unternehmens- und Forschungskonsortium Mikroprozessoren für den Bau von europäischen Hochleistungscomputern entwickeln. Mit dem Bau eines Supercomputers strebt die EU laut einem Beschluss der EU-Kommission an, unabhängig von US-amerikanischen und chinesischen IT-Zulieferern zu werden und stattdessen mit diesen in Wettbewerb zu treten.

Insgesamt sind Entwickler aus zehn EU-Mitgliedsstaaten an dem Projekt unter dem Namen Europäische Prozessor Initiative (EPI) beteiligt, welches unter der Leitung des französischen IT-Dienstleisters Atos stehen wird. Entsendet werden die Forscher für EPI aus der European High Performance Computing Forschungsgemeinschaft, dem Supercomputing-Zentrum in Barcelona und der Computer- und Siliziumindustrie.
Ziel der Forscher ist es, einen leistungsstarken Mikroprozessor mit geringem Energieverbrauch zu entwickeln, der Basis für künftige Hochleistungsrechner sein soll. In vier Jahren sollen die ersten Mikroprozessoren in einen Prototyp einer Exascale-Maschine, eines Computers mit einer Kapazität von mehreren Billionen Rechnungen pro Sekunde, verbaut werden. Zudem sollen die Mikroprozessoren derart entwickelt werden, das mit ihnen künftig autonome Fahrzeuge und Cloud-Rechenzentren betrieben werden können.

Für Mariya Gabriel, EU-Kommissarin für digitale Wirtschaft und Gesellschaft, ist die Gründung des gemeinsamen Forschungsprojekts ein wesentlicher Schritt hin zu einer unabhängigen Daten- und Computerindustrie in Europa. „EPI stellt sicher, dass die Schlüsselkompetenz des High-End-Chipdesigns in Europa bleibt“, so Gabriel. Zudem würden durch die gemeinsame Forschung die wissenschaftliche Führerschaft und die industrielle Wettbewerbsfähigkeit der EU auf internationalen Absatzmärkten gestärkt. Bislang ist die europäische IT-Entwicklung auf Prozessoren und technische Komponenten von US-amerikanischen Unternehmen wie Intel und IBM angewiesen. Künftig sollen die Computer ohne Zulieferer entstehen.

Das EPI-Projekt ist Teil einer umfassenden Forschungs- und Entwicklungsstrategie der European High Performance Computing Forschungsgemeinschaft. Im März vergangenen Jahres haben Deutschland, Frankreich, Italien, Luxemburg, Niederlande, Spanien und Portugal die Forschungsgemeinschaft mit dem Ziel gegründet, Europa zum künftigen Zentrum für Hochleistungsrechner zu auszubauen. Seit Juni haben sich zudem Slowenien, die Schweiz, Bulgarien, Kroatien, die Tschechische Republik und Zypern der Forschungsgemeinschaft angeschlossen. Von der EU wird sie bis 2026 mit Forschungsgeldern von insgesamt einer Milliarde Euro gefördert.

Im internationalen Vergleich sind chinesische Forscher in der Entwicklung von Hochleistungsrechnern, sogenannte Supercomputer, derzeit führend. Im Februar gab die chinesische Regierung bekannt, dass es das bisherige Testmodell Tianhe-3 in diesem Jahr als Supercomputer im Realbetrieb einsetzen will. Im vergangenen Monat kündigte das Land zudem an, bis zum Jahr 2020 ein nationales Forschungsinstitut für die Entwicklung von Quantencomputern einrichten zu wollen. Hierfür stellt es einen Forschungsetat von zehn Milliarden US-Dollar bereit.

Bislang waren US-amerikanische Firmen und Universitäten bei der Entwicklung von Quantencomputern führend. So treiben sie bereits seit Jahren Exascale-Projekte voran, die ab etwa 2020 installiert werden könnten. Auf einer internationalen Vergleichsliste der 500 schnellsten Computersysteme lagen die USA bis zum vergangenen November mit 169 entwickelten Hochleistungsprotypen vor China, welches bis dato 160 Exascale-Textmodelle produziert hat.

Mit der Marktreife des Tinahe-3-Systems führt das Land das Ranking im Bereich der absoluten Hochleistungs-Rechenleistung nun an. Mit dem chinesischen Rechner Sunway TaihuLight und dem Tianhe-3 hat das Land die Gesamtrechenleistung der bisherigen US-Spitzenmodelle, Sequoia von IBM und Titan von Cray Incorporated, um einige Billionen Rechenleistung überholt.

Platz drei in der Entwicklung von Hochleistungscomputern belegt Japan mit 35 Prototypen vor Deutschland, Frankreich und Großbritannien, die jeweils 20 beziehungsweise 18 und 15 Hochleistungsrechner entwickelt haben.

Mit dem Bau des Tianhe-3 hat China zudem seine IT-Entwicklung revolutioniert. Den Tianhe-3 lässt die chinesische Regierung in kompletter Eigenleistung im nationalen Supercomputer-Zentrum in Wuxi produzieren, berichtete China Daily. Anders als beim Vorgängermodell Tianhe-2 werden Prozessoren und Betriebssysteme von chinesischen Software- und IT-Dienstleistern geliefert. Für den Bau des Tianhe-2 setzte die Regierung auf Prozessoren des US-amerikanischen Halbleiterherstellers Intel. Der Tianhe-2 galt hinter dem Sequoia bis zum Jahr 2016 als zweitschnellster Rechner der Welt.
Im vergangenen Jahr nahm China zusätzlich den Supercomputer Sunway TaihuLight in Betrieb. Dieser wurde ebenfalls ausschließlich mit chinesischer Technik gebaut und gilt als Testversion für den neu zu errichtenden Tinahe-3. Von letzterem verspricht sich die chinesische Regierung Wettbewerbsvorteile in der Forschung im Wert von jährlich bis zu 1,5 Milliarden US-Dollar. So soll der Tianhe-3 laut China Daily in der Lage sein, Gensequenzen und Proteinstrukturen zuverlässig zu analysieren und die Entstehung von Erdbeben und Massenepidemien frühzeitig zu berechnen.

Dem US-amerikanischen Kongress ist die starke Konkurrenz aus China im Bereich Hochleistungsprozessoren bekannt. In einer Studie kommt er zu dem Urteil, dass China den technologischen Vorsprung der USA beinahe aufgeholt hat.  Seit einigen Jahren reichen vor allem die Chinesische Akademie der Wissenschaften und die Universität Peking eine steigende Zahl von Patenten im Bereich Quantencomputer-Technologie ein. In der technischen Realisation führend ist jedoch weiterhin IBM. Das IT-Unternehmen hat bereits Kunden wie JPMorgan Chase (mit einer Bilanzsumme von 2,6 Billionen Dollar die größte Bank der USA) Quantencomputer zu Testzwecken überlassen.

Ähnlich dem Tianhe-3 sollen auch die künftigen europäischen Hochleistungsrechensysteme gänzlich ohne Zuliefererprodukte aus Nicht-EU-Staaten gebaut werden.

In Deutschland wird der führende Supercomputer Hazel Hen aus dem Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart bislang mit Intel-Prozessoren und Komponenten der im US-amerikanischen Seattle Cray Inc. hergestellt. Seine Rechenleistung entspricht der von rund 15.000 Intel-Prozessoren. Im EU-Vergleich ist Hazel der fünftschnellste – international belegte er im vergangenen November Platz 19 unter den 500 schnellsten Hochleistungsrechnern.

Eingesetzt wird Hazel Hen derzeit zu gleichen Teilen von Stuttgarter und europäischen Forschern und von Industrieunternehmen wie Porsche und der Telekom. Durch ein Mietkonzept haben diese die Möglichkeit, einen zeitlich begrenzten Zugang zum Rechner zu erwerben und den Computer für datenintensive Forschungs- und Entwicklungsaufgaben zu verwenden.

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