Veröffentlicht: 17.12.08
Supercomputing

Überholen statt aufholen

Thomas Schulthess ist neuer Direktor am Nationalen Hochleistungsrechenzentrum der Schweiz, dem CSCS in Manno (TI). Er erklärt, warum aus seiner Sicht das CSCS attraktiver als Oak Ridge ist und warum die Investition in das High Performance Computing der Schweiz die Zukunft sichert.

Simone Ulmer
Thomas Schulthess, neuer CSCS-Direktor: ''Überrascht, wie wenig junge Leute Informatik studieren.''
Thomas Schulthess, neuer CSCS-Direktor: ''Überrascht, wie wenig junge Leute Informatik studieren.'' (Grossbild)

Sie sind von einem der weltweit führenden und bekannten Rechenzentrum, den Oak Ridge National Laboratories an das Nationale Rechenzentrum der Schweiz, dem CSCS in Manno (TI), gewechselt. Was kann Ihnen das CSCS bieten, was Oak Ridge nicht konnte?

Oak Ridge hat mit dem National Center of Computational Science (NCCS) das derzeit leistungsfähigste Rechenzentrum der Welt, und wenn ich sehe, was dort investiert wird, wird das in den nächsten Jahren wahrscheinlich auch so bleiben. Aber die ETH ist eine der angesehensten Hochschulen der Welt. Ich wechsle von einer sehr guten Institution zu einer anderen sehr guten Institution. Denn ich sehe das CSCS als integralen Teil der ETH. Und die Stärken der ETH liegen in den Naturwissenschaften, in denen sich Computersimulationen zu einem wichtigen neuen Standbein der modernen wissenschaftlichen Methode entwickelt haben, neben Experiment und Theorie.

Was heisst das konkret?

In der Schweiz, und insbesondere and der ETH, ist die Dichte der Naturwissenschaftler, die sehr gute rechnergestützte Forschung betreiben, sehr hoch, meiner Ansicht nach sogar einiges höher als in den USA. Das macht die Schweiz für mich besonders interessant. In Oak Ridge haben wir mit einigen Beispielen demonstriert was mit modernen Hochleistungsrechnern – im Englischen „High Performance Computers“ oder HPC genannt – bei Simulationen in den Naturwissenschaften möglich ist. Jetzt ist wichtig, dass wir über diese Demonstrationen hinausgehen, und dazu braucht es ein Netzwerk von guten Wissenschaftlern. Ich glaube, ein derartiges Netzwerk lässt sich in der Schweiz schneller aufbauen als in den USA. Deshalb ist das CSCS als Schweizer Hochleistungsrechenzentrum ein sehr attraktiver nächster Schritt für mich. Mir geht es darum, nicht einfach die grössten Computer zu entwickeln, sondern diese am besten für die Naturwissenschaften einzusetzen.

Was für Möglichkeiten sehen Sie dabei für das CSCS?

Mit dem CSCS sehe ich grosse Möglichkeiten, das HPC enger mit den Naturwissenschaften zu verknüpfen, und so den Einfluss von Simulationen auf die Naturwissenschaften zu erhöhen. Wenn wir das CSCS richtig positionieren, können wir für diesen Bereich international einen wichtigen Beitrag leisten. Ideal ist dabei auch, dass das CSCS sehr nahe bei der Università della Svizzera italiana (USI) liegt, die mit einem jungen Informatikdepartement beste Voraussetzungen dafür mitbringt, im HPC-Bereich einzusteigen. Mit der ETH und dem CSCS auf der einen Seite und der USI auf der anderen, kann hier eine starke Allianz entstehen.

Wo werden in der Schweiz im HPC in den kommenden Jahren die Schwerpunkte liegen?

Um diese Frage abschliessend beantworten zu können, muss ich die Schweiz noch besser kennenlernen (lacht) - ich meine natürlich die potentiellen Benutzer vom HPC in der Schweiz. Ich weiss aber, dass in Bereichen der Rechnergestützten Chemie, Material- und Nanowissenschaften in der Schweiz weltweit führende Forscher tätig sind, die schon heute zum Teil HPC-Systeme einsetzen. Strategisch von Bedeutung fürs HPC sind natürlich auch Klima und Wettersimulationen. Auch hier haben wir sehr gute Forschungsgruppen. Natürlich kommen auch die traditionellen HPC Disziplinen dazu, wie Astrophysik und Kosmologie sowie alle Bereiche, in denen Fluiddynamik eine wichtige Rolle spielt. Nicht zu unterschätzen ist auch die Rolle von Simulationen im Finanzsektor und beim Risikomanagement.

Was ist wichtig, damit sowohl die Anwendungen der Naturwissenschaftler wie auch die Rechner up to date sind?

In der Schweiz gibt es hervorragende Forscher. In sie muss genauso investiert werden wie in die Rechner, sowie in die Mathematik und Algorithmen, mit denen Modelle numerisch gelöst werden. Bei Klima oder Wettersimulationen beispielsweise hat man mit vielen Problemen zu kämpfen. Einerseits soll die Auflösung der Modelle erhöht werden, was dann aber zu mathematischen Problemen führt, und andererseits gibt es Probleme mit der Gültigkeit der Modelle. Um das Klimaproblem richtig anzugehen, mit seinen volkswirtschaftlichen Konsequenzen, die wahrscheinlich unbezifferbar sein werden, muss in alle drei Bereiche – Rechner, Mathematik und Wissenschaftler - investiert werden.

Im momentan noch laufenden Jahr der Informatik wurde viel über verpasste Chancen geredet. Was sollte die Schweiz tun, um nicht auch im HPC Chancen zu verpassen?

Ich war etwas überrascht, als ich im Juni im Rahmen meiner Berufung and die ETH in der Schweiz unterwegs war und hörte, wie wenig junge Menschen Informatik studieren. Anscheinend ist das ein weltweites Phänomen, und ich habe in den letzten fünf bis zehn Jahren ahnungslos auf einer Insel gelebt. Denn in Oak Ridge war während dieser Zeit der Zulauf von guten Leuten aus diesem Bereich gross. Wahrscheinlich deshalb, weil im Bereich der Computerarchitekturen sehr interessante Entwicklungen stattgefunden haben. Vielleicht kann HPC und die damit verbundenen rasanten Entwicklungen auch in der Schweiz die Informatik für Studierende zu einem attraktiveren Gebiet machen, aber darüber kann ich nur spekulieren, denn ich verstehe die Ursachen des mangelnden Interesse an der Informatik zu wenig. Um aber im HPC keine Chancen zu verpassen, ist es wichtig, dass wir in der Schweiz, und insbesondere and der ETH, der Entwicklung neuer Computerarchitekturen offen gegenüberstehen und bei ihrer Anwendung kreativ sind, wodurch wir sogar einen Beitrag zu deren Entwicklung leisten können.

Das heisst, die Schweiz muss nicht nur in das HPC investieren auch deren Nutzer müssen innovativ sein?

Während der letzen 15 bis 20 Jahre haben sich im HPC Bereich vor allem die massiv parallel Rechner – im Englischen „massively parallel processing (MPP) systems“ genannt – als neue Architekturen entwickelt. Diese Entwicklung greift sogar auf das herkömmliche Rechnen über und schreitet im HPC stetig voran. Das wird in naher Zukunft zu neue Prozessorarchitekturen führen. Von einigen Naturwissenschaftlern und wenigen Computerarchitekten einmal abgesehen, hat sich die Schweiz und vor allem die ETH der Entwicklung des MPP gegenüber eher verschlossen gezeigt. Es ist wichtig dass wir hier aufholen und den neuen Entwicklungen im HPC Bereich in Zukunft offen gegenüberstehen.

Wie wichtig ist es für die Schweiz im HPC vorne mit dabei zu sein?

Beim Lesen vieler Dokumente musste ich lernen, dass die Schweiz aufholen muss (lacht verschmitzt). Ich fragte mich, worüber die da reden, denn im Ausland wird die Schweiz ganz anders wahrgenommen, - wenn, dann sollte eigentlich „ überholen“ das Ziel sein.

Wie ich schon sagte, sind Simulationen neben Experimenten und Theorie zu einem elementaren Standbein der Naturwissenschaften geworden. Die Schweiz hat eine führende Rolle in einigen naturwissenschaftlichen Bereichen. Es wäre deshalb nicht gut für die langfristige Wettbewerbsfähigkeit des Landes, wenn es im HPC ins Abseits geraten würde. Wenn die Schweiz, und allen voran die ETH, in den Naturwissenschaften weiterhin führend sein soll, müssen wir auch in den Computersimulationen führend sein. Dies geht nur, wenn wir im HPC weltweit an der Spitze mithalten können.

Welche Bedeutung messen Sie in diesem Zusammenhang der vom ETH-Rat in Auftrag gegebenen nationalen Strategie bei ?

Das CSCS hat zwar mit dem Kauf der Cray XT3 vor einigen Jahren einen topmodernen massivparallelen Rechner beschafft und war damals durch diesen gewagten Sprung plötzlich mit Oak Ridge und Sandia National Laboratory an der Spitze mit dabei. Das war kein schlechter Zug für ein bis dahin eher unscheinbares Rechenzentrum, indem bis anhin sehr veraltete Vektorarchitekturen im Einsatz waren. Während dann aber in den vergangenen drei bis vier Jahren vor allem in den USA in öffentlichen Forschungsinstitutionen enorme Entwicklungen im HPC Bereich stattgefunden haben, wurde am CSCS nicht weiter investiert. Dadurch hat sich die Schere wieder weit geöffnet. Um den Schweizer Wissenschaftlern eine wettbewerbsfähige Infrastruktur bereitzustellen, muss deshalb im Rahmen einer neuen Initiative in HPC investiert werden. Eine ähnliche Situation besteht auch in anderen Europäischen Ländern, in denen vergleichbare Initiativen bereits vielerorts gestartet wurden.

Zeichnen sich da Parallelen ab zu den verpassten Chancen in der Informatik?

Sicherlich! In den USA sind in den 90er Jahren währen des Internetbooms die Neuentwicklungen im HPC-Bereich – Entwicklung der ersten Massiv-Parallel Rechnergenerationen – eher unbemerkt geblieben und manchenorts sind auch dort Neuinvestitionen ausgeblieben. Nach dem Platzen der Internetblase wurde das Problem jedoch schnell erkannt. Daraufhin wurden in den USA einige grosse Revitalisierungsprogramme im HPC-Bereich gestartet. Der Innovationsschub der letzten Jahre ist eine klare Folge dieser Investitionen, durch den die USA im HPC ganz klar die Führung übernommen haben. In den nächsten zwei bis vier Jahren ist im HPC mit weiteren neuen Technologieschüben und daraus resultierenden neuen Rechnerarchitekturen zu rechnen. Diese bieten ideale Einstiegsmöglichkeiten ins HPC, die von der Schweiz nicht verpasst werden sollten.

Bei der momentan bestehenden Finanzkrise sind die für die Umsetzung der Strategie benötigten 150 Millionen Schweizer Franken viel Geld. Wie kann man diesen Betrag vor dem Steuerzahler rechtfertigen?

Wieviele Milliarden sollen zur Rettung der UBS ausgegeben werden? Dieses Rettungspaket ist sicher sehr wichtig für unsere Volkswirtschaft, aber wir stopfen damit die Löcher der Vergangenheit. Bei der HPCN-Strategie geht es um viel kleinere Summen, und wie bei anderen Investitionen in Forschung und Lehre um die zukünftige Wettbewerbsfähigkeit unseres Landes.

Könnte man angesichts der Finanzkrise dieses Projekt vielleicht weiter in die Zukunft verschieben?

Wenn wir diese Investition verschieben, wird der Aufwand später sicher einiges höher sein, und die Chancen, and der Spitzer mit dabei zu sein, immer kleiner. Die Nationale Strategie kommt jetzt - kurz vor der Entwicklung neuer Rechnergenerationen - zum richtigen Zeitpunkt und liefert der Schweiz im HPC eine grosse Chance. Wenn wir jetzt richtig einsteigen, mit den nötigen Investitionen und den entsprechenden Arbeiten auf der Seite der Naturwissenschaftler, wird die Investition schnell greifen und sich auch ausserhalb des akademischen Bereichs auszahlen. Denn eins haben wir in der Schweiz: gut ausgebildete Leute, mit denen wir schnell etwas erreichen können.

Wenn wir abwarten und verschieben, hat sich eine neue Rechnerarchitektur etabliert; in diese einzusteigen und aufzuholen ist aus akademischer Sicht uninteressant und wird viel teurer werden. Ich glaube, dass ein Aufschub vor allem bei vielen kleineren Schweizer Technologieunternehmen - die von einem effizienten Wiedereinstieg ins HPC profitieren würden - zu verpassten Chancen führen würde, die sich in Schweizerfranken nur schwer beziffern lassen.

 
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