Bedeutung von High Performance Computing im Unternehmen

Der Begriff der Digitalisierung ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Wurde er vor wenigen Jahren noch als abstrakter Megatrend oder – je nach Sichtweise – auch als Bedrohung wahrgenommen, sind wir heute schon mitten in der Umsetzung. Dabei wird die Digitalisierung überwiegend als große Chance für Deutschland gesehen. Dass Digitalisierung alle Menschen betrifft, zeigen die vielfältigen Anwendungen etwa in der vernetzten Mobilität, der personalisierten Medizin, der Industrie 4.0, sowie der Wissenschaft. Viele der heutigen und zukünftigen Möglichkeiten erfordern dabei Rechenleistungen, die über das übliche Maß hinausgehen. High Performance Computing (HPC) ist somit ein wesentlicher Grundpfeiler der Digitalisierung.

War ursprünglich die technisch-wissenschaftliche Simulation etwa in der Strukturmechanik oder bei der Strömungsanalyse wichtigster Einsatzfall, gelangen neue Einsatzzwecke zu mehr und mehr Bedeutung. Datengetriebene Anwendungen (Big Data) eröffnen neue Möglichkeiten für Risikoanalysen und Vorausschauender Instandhaltung (Predictive Maintenance); Künstliche Intelligenz (KI/AI) kommt in der Spracherkennung oder auch in der automatischen Analyse von medizinischen Bilddaten zum Einsatz; Autonome Fahrzeuge erfordern komplexe Berechnungen innerhalb und außerhalb des Fahrzeugs; High Performance Computing erlaubt die Simulation von chemischen Formulierungen auf molekularem Niveau; IT-Infrastruktur wird mittels Quanten-inspiriertem Computing optimiert; Computerspiele leben von hochauflösenden, animierten Bilderwelten.

Die vielseitigen Anwendungen stellen unterschiedlichste Rechenanforderungen: zentral oder dezentral, in Echtzeit oder besonders energieeffizient. Entsprechend gibt es jeweils unterschiedliche Rechenkonzepte und Leistungsklassen beginnend bei Workstations über Rechencluster bis hin zu Supercomputern, die in Zukunft auch mit neuen Technologien wie Quantencomputern und neuromorphischen Computern zusammenarbeiten werden. Die technische Weiterentwicklung und Anwendbarkeit von High Performance Computing wird auf nationaler und europäischer Ebene nicht zuletzt durch umfangreiche Förderprogramme gestützt. Gremien und Kooperationen wie etwa EuroHPC / ETP4HPC, das GCS, die Quantum Computing Industry Group und PRACE koordinieren die verschiedenen Teilnehmer und ermöglichen die schlagkräftige Ausrichtung der Aktivitäten.

Und die Rechenleistung steigt stetig an: Moderne Smartphones reichen heute an die Rechenleistung der noch vor wenigen Jahrzehnten stärksten Supercomputer heran. Die unbändige Dynamik auf technischer Seite führt zu spannenden neuen Möglichkeiten, aber auch zu einer hohen Komplexität, die wir auf den folgenden Seiten näher erläutern wollen. Dazu wird der Einsatz von HPC an sieben ausgewählten Anwendungsfällen dargestellt, gefolgt von einer tabellarischen Übersicht der vielfältigen Einsatzgebiete.

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