Seismische Tomographie: Möglich dank komplexer Simulationen (Foto: Nissen-Meyer/Boschi/ETH Zürich)

Zürich/Basel (pte004/03.09.2010/06:10) - Seismische Simulationen helfen unter anderem, sichere Standorte für Kernkraftwerke zu finden. Daher arbeiten Schweizerische Forscher daran, Supercomputer effektiver für solche Aufgaben zu nutzen. Das Projekt "Petaquake" will die Erde analog zu einem Computertomographen durchleuchten. Dazu modellieren Geophysiker der ETH Zürich http://www.geophysics.ethz.ch sowie Mathematiker und Informatiker der Universität Basel
http://www.unibas.ch die Ausbreitung seismischer Wellen.

Petaquake ist dabei ein Teilprojekt der Schweizerischen Plattform für High-Performance and High-Productivity Computing (HP2C) http://www.hp2c.ch . Dieses befasst sich allgemein mit der effektiven Nutzung von Hochleistungsrechnern für wissenschaftliche Simulationen und zählt zu den Wegbereitern für zukünftige Anwendungen des High Performance Computing (HPC). Erklärtes Ziel der HP2C-Plattform ist, dass schon 2013 durch geeignete Algorithmen und Methoden komplexe Simulationen auf Hochleistungsrechnern nur noch Stunden statt Monate oder gar Jahre dauern.

Wellen-Simulation

Die derzeit leistungsfähigsten Supercomputer schaffen schon über eine Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde. Doch sind existierende Simulationsprogramme nicht gut auf die Rechner mit ihren tausenden Prozessorkernen abgestimmt. Daher dauern Berechnungen zur Ausbreitung seismischer Wellen für hochauflösende Bilder des Erdinneren extrem lange. Im Rahmen von Petaquake arbeiten die Wissenschaftler daran, die numerischen Verfahren und Algorithmen für solche Berechnungen zu optimieren. Ziel ist, dass die Simulationen die Rechenleistung von Supercomputern wirklich ausnützen können.

"Die Auflösung relevanter geophysikalischer Prozesse mit Hilfe von Supercomputern sowie die Flut an hochwertigen neuen Daten prägen eine spannende Phase der modernen Seismologie", betont der Züricher Geophysiker Tarje Nissen-Meyer gegenüber ETH Life. Neben theoretischer Forschung beispielsweise zum Erdmagnetfeld ermöglichen präzisere Modelle auch eine genauere Einschätzung, wie hoch das Erdbebenrisiko an bestimmten Standorten ist. Das erlaubt es, für Gebäude wie Kernkraftwerke oder Krankenhäuser möglichst sichere Gebiete zu finden.

HPC-Trendsetter

Wie wichtig die Arbeit im Rahmen von Petaquake und anderen Projekten ist, zeigt die Einbindung von HP2C in die "Exascale Research Initiative" des Superrechner-Spezialisten Cray (pressetext berichtete: http://pressetext.com/news/091203031/). Gegen Ende des Jahrzehnts dürften die ersten Supercomputer die Schallmauer von einer Trillion Rechenoperationen pro Sekunde knacken. Umso größer wird die Bedeutung von Algorithmen, die dann die Menge an Prozessorkernen und ihre Rechenleistung auch wirklich ausnutzen.

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