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Dr. Elke Müller
Dr. Elke Müller
Pressereferentin AEI Potsdam
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Berechenbare Schwarze Löcher

Cluster-Computer auf Basis von Intel Xeon Architektur am Albert-Einstein-Institut jetzt doppelt so schnell

26. Februar 2004

Knapp 100 Jahre nach der Entwicklung der Relativitätstheorie durch Albert Einstein ist unser Wissen über die Gravitationsphysik rasant angewachsen. Zweifelte Einstein z.B. die Existenz Schwarzer Löcher noch stark an, sind wir heute sicher, dass es sie gibt. Diese Sicherheit verdanken wir u.a. den Fortschritten der Computerforschung. Immer schneller arbeitende Computer ermöglichen heute, die komplexen Denkmodelle und Theorien der Gravitationsphysiker zu testen, realistische astrophysikalische Systeme zu simulieren und sie dreidimensional zu visualisieren.

Am Golmer Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut, AEI), dem internationalen Zentrum der Relativitätstheorie, sitzen die weltweit führenden Köpfe der Gravitationsphysik.
Für die hochkomplexen numerischen Simulationen Schwarzer Löcher werden immer größere Anforderungen an Rechenleistung, Speicherkapazität und Netzwerkschnelligkeit der verwendeten Rechner gestellt. Das AEI benutzt für diese Art von Rechnungen den PEYOTE-Clustercomputer∗, der Ende 2003 auf 128 Rechenknoten verdoppelt wurde, wodurch die Nutzer ihre Modellrechnungen weiter verfeinern können. Durch die Unterstützung von Intel war es möglich, den neuesten Prozessor der Firma, einen P4 Xeon mit 3.06GHz und 1MB 3rd Level Cache, schon vor der offiziellen Produkteinführung zu testen, um mögliche Leistungssteigerungen durch den Einsatz dieses Prozessortyps gegen die entstehenden Mehrkosten abzuwägen. Dadurch konnten auch die neuesten Entwicklungen beim Design der Erweiterung berücksichtigt werden. Angestrebt ist ein weiterer Ausbau auf 256 PC Knoten für das Cluster im Laufe des Jahres, längerfristig ist eine Aufstockung auf 1024 Prozessoren geplant.

PEYOTE
Hauptnutzergruppe des Clusters sind die Wissenschaftler der Abteilung Astrophysikalische Relativitätstheorie und insbesondere von der Gruppe Numerische Relativitätstheorie. Aber auch Wissenschaftler anderer Gruppen und Kooperationspartner nutzen dieses Hochleistungscluster. Besonders enge Verbindungen bestehen zu Prof. Dr. Ed Seidel, den Direktor des Center for Computation and Technology an der Louisiana State University (LSU) in Baton Rouge und früheren Leiter der Arbeitsgruppe Numerische Relativitätstheorie am AEI. Prof. Seidel, der neben seiner Tätigkeit an der LSU immer noch am AEI beschäftigt ist, betont: „Mit dieser Kooperation bleiben unsere Arbeitsgruppen auch weiterhin an vorderster Front der Forschung über die Physik Schwarzer Löcher. Durch die Bündelung der Ressourcen am AEI und an der Louisiana State University schaffen wir darüber hinaus eine leistungsfähige Grid-Umgebung für die gemeinsame Forschung.“

Das Cluster eignet sich insbesondere für Probleme, die sich gut parallelisieren lassen. Das sind Matrizenoperationen, wie sie maßgeblich auch für Simulationsberechnungen verwendet werden. Dafür müssen die einzelnen Knoten des Clusters besonders schnell und effektiv miteinander kommunizieren können. Die Berechnung der Einstein-Gleichungen für astrophysikalisch interessante Fälle wie etwa den Zusammenstoß Schwarzer Löcher oder Neutronensterne ist das Hauptforschungsgebiet der Gruppe Numerische Relativitätstheorie. Die Ergebnisse dieser Simulationsberechnungen werden entweder auf dem Headnode des Clusters oder auf Workstations, die besonders für Graphikausgabe geeignet sind, visualisiert.

Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik
Das Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Golm bei Potsdam hat sich seit seiner Gründung 1995 als international führendes Forschungszentrum für Gravitationsphysik etabliert. Über 90 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler sowie jährlich mehr als 150 Gastforscher arbeiten hier an allen Aspekten der Gravitationsphysik.

 
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