Hochleistungsrechner – Die Realität wird modelliert

Die Wettervorhersage mit Hilfe des Computers stand am Beginn des elektronischen Rechnens. John W. Mauchly wollte die damals enorme Geschwindigkeit des ENIAC dazu nutzen, die das Wetter beschreibenden umfangreichen Gleichungssysteme numerisch zu lösen. Dieser Aufgabe widmete sich dann auch John von Neumann, federführend beteiligt an den weiteren Entwicklungen des Computers in den USA. "Wenn es länger als 24 Stunden dauert, das Wetter für morgen zu berechnen, lassen wir die Sache fallen", soll er gesagt haben.

Seymor Cray

Schnelle Rechner waren also erforderlich. Seymour Cray konnte zu Beginn der 1960er-Jahren bei Control Data mit der CDC 1604 nachweisen, dass mit der verfügbaren Technologie eine hundertfache Steigerung der Rechengeschwindigkeit möglich war. Kurze Zeit später machte er sich selbständig und brachte die legendäre CRAY-1 auf den Markt. Der Supercomputer war geboren. Mehrere Prozessoren führten gleichzeitig die immergleichen Rechenschritte bei der Lösung von Gleichungssystemen aus. Dieser so genannte Vektorrechner konnte also bei geeigneten Problemen die vielfache Rechengeschwindigkeit einer Ein-Prozessor-Maschine erreichen. Das Nachfolgemodel, eine Cray-2 von 1986, ist die Hauptattraktion dieses Ausstellungsbereichs.

Mit der Verfügbarkeit schneller Mikroprozessoren zu Beginn der 1990er-Jahre wurden vielfältige Versuche unternommen, leistungsfähige Multiprozessor-Systeme zu realisieren. In der Ausstellung werden neben dem Stammbaum der Vektorrechner die verschiedenen Strukturen oder Topologien dargestellt, in denen Multiprozessor-Systeme gebaut wurden.

Simulationen

Simulationen sind das Anwendungsfeld der schnellen Maschinen. Zur Durchführung eines aussagefähigen Auto-Crashtests im "Virtuellen" sind neben der Eingabe einer Fülle von Konstruktionsdaten und der Parameter des Experiments auch sorgfältige Vergleiche der errechneten Daten mit den real durchgeführten Experimenten erforderlich. Sobald das Verfahren vernünftige Ergebnisse liefert, können aufwendige Versuche bereits in der Konstruktionsphase durchgeführt werden. Der Ingenieur kann damit Entwurfsideen in ihren Auswirkungen auf das Gesamtsystem in einer frühen Versuchsphase einer Prüfung unterziehen. Die Simulation ersetzt dann die Realität.

Heute profitieren wir alle von einer erheblich verbesserten Wettervorhersage. Die Simulationen auf Supercomputern können heute die Simulation nicht nur einmal, sondern sehr häufig mit verschiedenen Startparametern „durchrechnen“, wodurch man sieht, wie stabil die Resultate sind.