Der neueste Großrechner des Forschungszentrums Jülich kann bis zu zwölf Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde durchführen. Er liegt damit weltweit im oberen Mittelfeld - aber dabei soll es nicht bleiben.
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Bis zu zwölf Petaflops - also Billiarden Rechenoperationen pro Sekunde - soll der Supercomputer JUWELS am Jülich Supercomputing Center (JSC) erreichen, der dieser Tage dort in Betrieb geht.
Er ersetzt den bisherigen Hochleistungstrechner JUQUEEN, der mit 5,9 Petaflops einst der schnellste Supercomputer Europas war. Allerdings sind Rechenzentren in der Europäischen Union, was die Leistungsfähigkeit ihrer Supercomputer angeht, nur im oberen Mittelfeld angesiedelt.
TOP 500 führen Amerika und China an
Richtig schnelle Supercomputer werden auch als Exascale-Rechner bezeichnet. Die in dieser Woche veröffentlichte TOP500 Liste der schnellsten Großrechner der Welt führt mit 122 Petaflops der IBM-Rechner "Summit" an. Er steht im Oak Ridge National Laboratory in den USA. An zweiter Stelle folgt "Sunway TaihuLight" am Nationalen Supercomputing Zentrum im chinesischen Wuxi mit 93 Petaflops.
Sechs der zehn schnellsten Rechner der Welt stehen in den USA, zwei in China und jeweils einer in Japan und der Schweiz. Um in die Top 10 zu gelangen, muss der Rechner derzeit mindestens 14 Petaflops erreichen.
Auf dem Weg zum Exascale-Rechner
Für 2020 plant das Forschungszentrum die nächste Erweiterung des Supercomputers. Gemeinsam mit dem Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) und dem Leibniz-Rechenzentrum in Garching (LRZ) haben sich die Jülicher Informatiker zum Gauss-Supercomputer-Zentrum (GCS) zusammengeschlossen. Gemeinsam bewerben sie sich um eine EU-Ausschreibung zum Bau eines Exascale-Rechners.
Der neue Rechner soll so viel Rechenleistung bringen wie alle derzeitigen TOP-20 Rechner zusammen. Das wären dann mehr als 500 Petaflops. Verrückt!
Allerdings ist damit nicht gesagt, dass solch ein europäischer Exascale-Rechner dann auch die Liste der weltschnellsten Supercomputer anführen würde. Denn schon jetzt bauen China und die USA selbst an der nächsten Generation von Supercomputern. China hat angekündigt, einen entsprechenden Rechner im kommenden Jahr in Betrieb zu nehmen, die USA könnten ein Jahr später folgen.
Geschwindigkeit ist nicht alles
Für die praktische Forschungsarbeit ist zwar die Anzahl der möglichen Rechenoperationen wichtig, viel bedeutender aber ist, was man mit den Kapazitäten der Maschinen anfangen möchte.
So geht es den Informatikern in Jülich vor allem um einen modularen Aufbau der Anlage, die dadurch Forschungsgruppen vielfältige Arbeitsmöglichkeiten eröffnet. Zudem setzt Jülich auf eine große Zahl relativ langsamer - aber dafür energiesparender - Rechenkerne in seiner Computerarchitektur.
So schaffen es die Ingenieure etwa, die Hitze der gesamten Anlage mithilfe einer Warmwasserkühlung nur durch die Außenluft abzuführen. Eine energieintensive zusätzliche Kühlung, wie sie in vielen Rechenzentren nötig ist, braucht JUWEL nicht.
Und das Interesse der Forscher an dem Computer ist auch hoch. Bereits zum Start der Anlage wurden 87 Forschungsprojekte vergeben. Damit ist der Rechner für die folgenden Monate komplett ausgebucht. Die Projekte rechen von Simulationen der Quantenphysik über Medizin, wie etwa neurologische Forschung, Biologie und Chemie bis hin zu Materialwissenschaften. Auch gibt es Projekte von Klimaforschern, die dort das Klimasystem der Erde modellieren.
Smarte Entwicklung - Designgeschichte des Computers
Vor 75 Jahren läutete eine Erfindung das digitale Zeitalter ein: die Z3 des deutschen Erfinders Konrad Zuse war der erste programmgesteuerte Rechner - in Schrankgröße. Heute trägt man Mini-Computer am Handgelenk.
Bild: picture-alliance/dpa/A. Cowie
Museumsreifes Design
Die Wunderwerke der frühen Computertechnik - wie dieser Commodore PET 2001 aus dem Jahr 1977 - sind in ihrem Retro-Design heute schon wieder chic. Und in den meisten Fällen noch voll funktionsfähig. In Dortmund soll 2016 das Deutsche Museum der digitalen Kultur entstehen. Die alten Schätzchen werden dort einen Ehrenplatz erhalten.
Bild: picture-alliance/dpa/B. Thissen
Der Erfinder
Den ersten Rechner, der mit einem binärem Zahlensystem aus Nullen und Einsen arbeitete, baute der Deutsche Konrad Zuse. Als Maschinenbauer diente er sich dem NS-Regime an. Seine ausgetüftelten Rechenmaschinen konstruierte er aus Altmaterial, die Lochkarten aus alten Filmstreifen. Als er 1982 die Computermesse in Nürnberg besuchte, konnte er nur staunen, was aus seiner Erfindung geworden war.
Bild: picture-alliance/dpa/K. Staedele
Die legendäre Z3
Die erste programmierbare Rechenmaschine stellte der Tüftler Konrad Zuse schon 1938 fertig. Drei Jahre später baute er mit der Z3 den ersten Computer der Welt - drei Schränke groß und eine Tonne schwer. Je nach Rechenvorgang brauchte die Maschine eine knappe Sekunde oder länger. Die Z3 wurde im Zweiten Weltkrieg zerstört. Ein Nachbau ist heute im Deutschen Museum in München zu sehen.
Bild: picture-alliance/dpa/T.. Brakemeier
Der erste PC: Altair 8800
1974 kam ein Bausatz für einen handlichen Heim-Computer, heute kurz PC genannt, auf den amerikanischen Markt. Schnell bildeten sich Computerclubs und Altair-Zirkel, in denen sich die Bastler trafen. Auch Apple-Gründer Steve Jobs und Steve Wozniak tauchten dort häufig auf und ließen sich von den technischen Neuerungen inspirieren. Der Altair 8800 traf den Nerv der Zeit.
Bild: picture-alliance/AP Photo/A. Harnik
Erfolgsstory für Apple
Der Apple I ist 1976 noch in der legendären Garage von Apple-Mitgründer Wozniak entstanden. Was aussieht wie ein umgebauter Fernseher für Hobbybastler, kostete damals 666,66 US-Dollar. Tastatur und Gehäuse mussten die Computerfreaks allerdings noch dazu kaufen. Heute sind die Apple-I-Computer begehrte und vor allem teure Sammlerstücke, die für mehrere hunderttausend Dollar versteigert werden.
Bild: picture-alliance/AP Photo/Ben Margot
Großrechner wie Skulpturen
Die US-amerikanische Computerfirma IBM stellte 1981 ihren ersten Personal Computer vor. Doch erfolgreicher als die teuren IBM-PCs waren die Großrechner der Firma, die schon länger erhältlich waren. 1964 kam das IBM System/360 auf den Markt. Es beinhaltete verschiedene Großcomputer für die Wissenschaft, die Wirtschaft, die Industrie und die Verwaltung, die sich je nach Bedarf kombinieren ließen.
Bild: picture-alliance/dpa/IBM
Museumsstück: Apple II
Nach der Firmengründung von Apple gewann der Ästhet Steve Jobs schnell maßgeblichen Einfluss auf die Produktpalette der innovativen Computerfirma im kalifornischen Silicon Valley. Die neuen Apple-Modelle zeichneten sich durch eine klare, puristische Formensprache aus. Der Apple II, der ab 1977 zu kaufen war, steht als legendäres Designobjekt im Museum of the Moving Image in New York.
Bild: cc-by-2.0 Marcin Wichary
Neue Formen und Farben
Während Konkurrent Microsoft auf die innovative Entwicklung von Software und Betriebssystemen setzte und bei kastenförmigen, grauen Bürorechnern blieb, konzentrierte sich Apple auch auf die Ästhetik der Produkte. Der erste iMac, erschienen 1998, war nicht nur Türkis und hatte abgerundete Kanten, sondern war auch leicht durchsichtig und gab so die Sicht frei auf das Innenleben des Computers.
Bild: picture-alliance/dpa/C. Charisius
Computerchip als Schmuckstück
Wunderwelt der Computer-Technik: Nachdem die Firma Intel 1971 die ersten Mikroprozessoren auf den Markt gebracht hatte, entwickeln sich die Computer in rasanter Geschwindigkeit zu immer kleineren Modellen. Inzwischen werden solche winzigen Steuerungschips auch von Schmuckdesignern verarbeitet. Im Inneren von PCs und Laptops vollbringen sie wahre Wunder an Rechenleistung.
Bild: picture-alliance/dpa/Intel
Flach und handlich
Die Zukunft gehört den lautlosen Tablets. Gerade Menschen, die viel unterwegs sind, schätzen die Mini-Computer, da sie in jede Tasche passen und auch im Zug oder im Flugzeug den Sitznachbar nicht stören - vorausgesetzt der Ton ist stummgeschaltet. Im Gegensatz zur raschelnden Zeitung, die umzublättern eine Herausforderung sein kann, surft der Tablet-User still und leise durchs Internet.
Bild: Colourbox
Computer am Handgelenk
Die Smartwatch, mit der man nicht nur E-Mail lesen, seine Gesundheit überwachen oder die Uhrzeit checken kann, kam schon vor einigen Jahren auf den Markt. Einer breiten Masse bekannt, wurde sie aber erst mit der Apple Watch, die 2015 in den Handel kam. Sie ist bislang vor allem ein Statussymbol. In Gold ist sie übrigens ab 11.000 Euro zu haben.