15.02.2010 - Ausgabe 1/2010 - von Mag. Katharina Ötzbrugger
Mit dem heurigen Jahr wird ein internationales Doktoratskolleg an der Universität Innsbruck eingerichtet. Es widmet sich der rechnergestützten interdisziplinären Modellierung. Unterstützt wird das Ausbildungsprogramm mit zwei Millionen Euro vom Wissenschaftsfonds FWF und ist auf maximal zwölf Jahre bewilligt worden.
Neben der Theorie und dem Experiment gewinnt die Simulation als dritte Säule in der Forschung und Entwicklung zusehends an Bedeutung. Faktum ist, dass man mit klassischen Instrumentarien der theoretischen Analyse sowie der formelmäßigen Behandlung nicht immer ans gewünschte Ziel gelangt. Man stößt an seine Grenzen.
Wichtigkeit simulativer Techniken. Schwierig bzw. unmöglich wird es in der Forschung genau dort, wo man mit zeitlichen oder räumlichen Gegebenheiten zu tun hat, die in Laborexperimenten nicht reproduzierbar sind. Der Treibhauseffekt zum Beispiel, aber auch bestimmte Vorgänge der Astrophysik wie die Entstehung neuer Galaxien laufen einfach zu langsam ab, als dass sie erfasst werden können. Im umgekehrten Falle sind chemische Prozesse oftmals von ihrer Geschwindigkeit her zu schnell; auch sie fallen durch den Rost und können mit den herkömmlichen Instrumentarien nicht erfasst werden. Weiters können gewisse Messungen wie die der Strömungen des gesamten Ozeans wegen der enormen Datengröße, aber auch Vorgänge, die sich auf winzigen Skalen bewegen, in Laborversuchen nicht untersucht werden. In anderen Bereichen verbieten Experimente aufgrund eventueller unerwünschter Nebeneffekte ihre Anwendung. Hier denke man an Versuche mit Atom- bzw. Kernwaffen. Meist wird die Simulation aber aus rein pragmatischen, Kosten sparenden Gründen eingesetzt, wie es simulierte Crashtests bei Automobilen belegen. In der heutigen Zeit spielen bei der Lösung wissenschaftlicher Fragestellungen simulierte Prozesse auf Hochleistungsrechnern eine immer bedeutendere Rolle. Derartige Anwendungen finden sich in praktisch allen Bereichen der Natur- und technischen Wissenschaften wieder (zum Beispiel in der Meteorologie, Biochemie, Astro- und Teilchenphysik, Genetik, Quantenchemie, Strömungsmechanik etc.).
Interdisziplinarität und wissenschaftliches Rechnen. So werden heute in der Forschung und Entwicklung bei komplexen Aufgabenstellungen, aber auch dort, wo riesige Datenmengen zu verarbeiten sind, mithilfe (hoch-)leistungsfähiger Rechner Modelle erstellt und Lösungen erarbeitet. An der Universität Innsbruck hat sich in den letzten paar Jahren eine Plattform aus Forschern gebildet, die sich genau mit diesem Thema beschäftigen und sich in enger Zusammenarbeit mit dem wissenschaftlichen Rechnen
(Scientific Computing) auf Hochleistungsprozessoren auseinander setzt. Die einzelnen Forscher kommen aus ganz unterschiedlichen Disziplinen und gehen somit von verschiedenen Denkansätzen aus. Nur so kann es zu einer Interdisziplinarität kommen, die im wissenschaftlichen Rechnen ein absolutes Muss ist, so die Experten; ohne die Zusammenwirkung unterschiedlicher Expertisen wäre hier nicht viel möglich. Das wissenschaftliche Rechnen ist eine vollkommen eigenständige Disziplin, die zwischen der numerischen Mathematik und der Informatik angesiedelt ist und sich mit Prozessen rechnergestützter numerischer Simulation beschäftigt - die dritte Säule der Forschung.
Erfreulich ist, dass im vergangenen Jahr im Frühjahr an der LFU der damals leistungsfähigste Computer Österreichs (Leo II) in Betrieb genommen werden konnte. Mit einem Hauptspeicher von jeweils vier Gigabyte und über 1.008 Prozessen und einer Taktgeschwindigkeit von 2.5 GHz gehört Leo II eindeutig zur Spitzenklasse unter den Hochleistungsrechnern. Heute arbeiten zahlreiche Arbeitsgruppen aus 32 verschiedenen Instituten daran. Die aktivsten Mitglieder unter ihnen haben sich nun zu einer Gruppe formiert, die ihr Wissen und Können an andere weitergeben wird. Die besten Studierenden sollen davon profitieren.
Wichtigkeit simulativer Techniken. Schwierig bzw. unmöglich wird es in der Forschung genau dort, wo man mit zeitlichen oder räumlichen Gegebenheiten zu tun hat, die in Laborexperimenten nicht reproduzierbar sind. Der Treibhauseffekt zum Beispiel, aber auch bestimmte Vorgänge der Astrophysik wie die Entstehung neuer Galaxien laufen einfach zu langsam ab, als dass sie erfasst werden können. Im umgekehrten Falle sind chemische Prozesse oftmals von ihrer Geschwindigkeit her zu schnell; auch sie fallen durch den Rost und können mit den herkömmlichen Instrumentarien nicht erfasst werden. Weiters können gewisse Messungen wie die der Strömungen des gesamten Ozeans wegen der enormen Datengröße, aber auch Vorgänge, die sich auf winzigen Skalen bewegen, in Laborversuchen nicht untersucht werden. In anderen Bereichen verbieten Experimente aufgrund eventueller unerwünschter Nebeneffekte ihre Anwendung. Hier denke man an Versuche mit Atom- bzw. Kernwaffen. Meist wird die Simulation aber aus rein pragmatischen, Kosten sparenden Gründen eingesetzt, wie es simulierte Crashtests bei Automobilen belegen. In der heutigen Zeit spielen bei der Lösung wissenschaftlicher Fragestellungen simulierte Prozesse auf Hochleistungsrechnern eine immer bedeutendere Rolle. Derartige Anwendungen finden sich in praktisch allen Bereichen der Natur- und technischen Wissenschaften wieder (zum Beispiel in der Meteorologie, Biochemie, Astro- und Teilchenphysik, Genetik, Quantenchemie, Strömungsmechanik etc.).
Interdisziplinarität und wissenschaftliches Rechnen. So werden heute in der Forschung und Entwicklung bei komplexen Aufgabenstellungen, aber auch dort, wo riesige Datenmengen zu verarbeiten sind, mithilfe (hoch-)leistungsfähiger Rechner Modelle erstellt und Lösungen erarbeitet. An der Universität Innsbruck hat sich in den letzten paar Jahren eine Plattform aus Forschern gebildet, die sich genau mit diesem Thema beschäftigen und sich in enger Zusammenarbeit mit dem wissenschaftlichen Rechnen
(Scientific Computing) auf Hochleistungsprozessoren auseinander setzt. Die einzelnen Forscher kommen aus ganz unterschiedlichen Disziplinen und gehen somit von verschiedenen Denkansätzen aus. Nur so kann es zu einer Interdisziplinarität kommen, die im wissenschaftlichen Rechnen ein absolutes Muss ist, so die Experten; ohne die Zusammenwirkung unterschiedlicher Expertisen wäre hier nicht viel möglich. Das wissenschaftliche Rechnen ist eine vollkommen eigenständige Disziplin, die zwischen der numerischen Mathematik und der Informatik angesiedelt ist und sich mit Prozessen rechnergestützter numerischer Simulation beschäftigt - die dritte Säule der Forschung.
Erfreulich ist, dass im vergangenen Jahr im Frühjahr an der LFU der damals leistungsfähigste Computer Österreichs (Leo II) in Betrieb genommen werden konnte. Mit einem Hauptspeicher von jeweils vier Gigabyte und über 1.008 Prozessen und einer Taktgeschwindigkeit von 2.5 GHz gehört Leo II eindeutig zur Spitzenklasse unter den Hochleistungsrechnern. Heute arbeiten zahlreiche Arbeitsgruppen aus 32 verschiedenen Instituten daran. Die aktivsten Mitglieder unter ihnen haben sich nun zu einer Gruppe formiert, die ihr Wissen und Können an andere weitergeben wird. Die besten Studierenden sollen davon profitieren.
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