STUTTGART. Ein schmaler Gang, dann zwei eiserne Türen, die den Raum feuersicher und schalldicht abschotten. Beim Öffnen ertönt sofort der brausende Lärm der Lüftungsanlage. Dann steht man vor dem Herzstück der Universität Stuttgart: dem Supercomputer. Hier ist die richtige Adresse für Wissenschaftler, die komplexeste Aufgabenstellungen lösen wollen.
Im Stuttgarter Hochleistungszentrum steht der SX-8R der japanischen Firma NEC mit 72 Rechnerknoten schrankhoch in Reih und Glied auf etwa 400 Quadratmetern. In den Kästen stecken insgesamt 576 CPUs, Hauptprozessoren, die Programme ausführen können, und Festplatten mit Platz für 160 Terabyte (160 000 Gigabyte) digitale Daten.
"Zurzeit bearbeiten wir 70 Anwendungen. Deren Aufgabenstellungen reichen von der Physik, Biologie, Chemie bis hin zu medizinischen Modellen", erklärt Thomas Boenisch, Leiter des Projekt- und Nutzer-Managements.
Ein Superrechner wie der in Stuttgart (seit 1996 in Betrieb) muss alle zwei bis vier Jahre aufgerüstet oder ausgetauscht werden, um auf dem aktuellen Stand zu bleiben. Der kürzlich eingebaute Prozessor SX-8R ist mit seinen 35,2 Gigaflops (Milliarden Additionen oder Multiplikationen pro Sekunde) der schnellste Vektorprozessor der Welt. In der von den Universitäten Mannheim und Tennessee erstellten Liste der "Top 500" werden zweimal jährlich die schnellsten Rechner der Welt aufgeführt. Sie beruht auf dem Linpack-Test, der die Geschwindigkeit beim Lösen linearer Gleichungssysteme misst. Dieser Test bevorzugt Systeme mit hochgetakteten Prozessoren und berücksichtigt nicht die Architektur der Prozessoren.
Bei technischen und wissenschaftlichen Anwendungen rechnen Hunderte oder Tausende Prozessoren parallel eine Aufgabe. Bei numerischen Rechnungen - wie dem Linpack-Test - werden jedoch immer wieder die gleichen Operationen auf eine große Datenmenge angewendet. "Dieses Hochtakten der Prozessoren ist ein Schummeln auf großer Bühne", sagte einmal Pierre E. Bisch, Präsident des Wetterdienstes Meteo France. Entscheidend ist nämlich meist die Verzahnung der verschiedenen Rechenoperationen, also die Architektur der Rechnerverknüpfung. Solche Cluster (Verbünde) aus Vektorrechnern nutzen nicht selten bis zu 60 Prozent der Leistung aller Prozessoren.
Der "Blue Gene/L - eServer Blue Gene Solution" von IBM führt seit seiner Installation 2005 in Livermore in Kalifornien die Top 500 an. Seine 131 072 Prozessoren arbeiten vor allem für Forschungsaufträge des Militärs. Der schnellste deutsche Computer auf Rang 10 ist der HLRB-II des Leibniz-Rechenzentrums in München. Er schafft 62 Teraflops (62 Billionen Rechenoperationen). Spezialisiert ist er auf Materialwissenschaft, Teilchenphysik, Medizin und Umweltforschung. Im Dezember soll im Forschungszentrum Jülich ein Superrechner namens "JuGene" mit bis zu 220 Teraflops installiert werden, der damit Europas Nummer eins und unter den ersten drei der Welt wäre.
Nun wollen drei japanische Computerhersteller alle bisherigen Rechner alt aussehen lassen. Das RIKEN (Institute of Physical and Chemical Research) in Tokio verhandelt mit Hitachi, Fujitsu und NEC, um deren technisches Know-how in ein neues Projekt namens MEXT einfließen zu lassen. Aber was muss solch ein neuer Supercomputer können? Welche Architektur passt für die neue Generation?
Die Japaner forschen seit 2004, um den Titel für den schnellsten Rechner der Welt zurückzugewinnen. Von Juni 2002 bis Juni 2004 waren sie mit dem "Earth Simulator" schon die Nummer eins im Supercomputing. "Wir wollen mit dem Projekt MEXT aber nicht nur eine unschlagbar schnelle Rechenmaschine bauen", sagt Mitsuyasu Hanamura, ehemaliger NEC-Mitarbeiter und nun bei RIKEN für die Software-Applikationen verantwortlich. "MEXT soll vielmehr die Forschung vorantreiben, sei es in der Medizin oder in den Klima-Instituten."
Noch lässt Hanamura über das Projekt MEXT nur Vermutungen zu. Die gewünschten Zahlen aber lassen schon jetzt den führenden Supercomputer "Blue Gene L" wie einen kleinen Taschenrechner aussehen. Das Fertigungsjahr ist auf 2010 datiert worden. Aber der Vektorrechner soll dann mindestens ein Petaflop umsetzen können, also eine Billiarde (15 Nullen!) Operationen pro Sekunde. In der Energiefrage sollten aber noch Verbesserungen möglich sein. Ganze 47 Megawatt (so viel wie sechs ICE-Loks) werden nach neusten Berechnungen benötigt.
Bei solchen Dimensionen kommt dem Besucher der Stuttgarter Superrechner fast bescheiden vor. Nach dem Rundgang durch die Halle wird die Tür geschlossen, die Ohren erholen sich allmählich von der lautstarken Lüftungsanlage. Wenn man dann anfängt, die gewonnenen Eindrücke im Gedächtnis abzuspeichern - etwas langsamer und in kleineren Paketen als die der Superrechner -, drängt sich eine Frage auf: Sind Superrechner irgendwann so weit, dass sie die Leistungen und Funktionen des menschlichen Gehirns übernehmen können? Im Science-Fiction-Film "Tron" (1982) von Steven Lisberger wird sie mit Ja beantwortet.
