Von Villigen den Roboter in Lugano aktivieren

Am CSCS in Lugano finden sich die Ergebnisse der Messungen der Proteinforschungsgruppe schliesslich in einer sogenannten Bandbibliothek wieder. Eingelagert in einem Regal befinden sich etwa 3600 Datenbänder, bei denen es sich um ähnliche Magnetbänder handelt, wie man sie vor Jahrzehnten noch für Videokassetten benutzte. «Zu Anfang stehen uns in der Bandbibliothek 10 Petabyte Speicher zur Verfügung. Der grosse Vorteil an der Zusammenarbeit mit dem CSCS ist, dass wir das bei Bedarf beliebig aufrüsten können», so Sala. Bis 2022 plant das PSI, rund 85 Petabyte zur Archivierung an das CSCS zu übertragen.

Daten zu speichern, ist die ein Sache, sie wieder aus dem Archiv herauszuholen, eine völlig andere. Deshalb listet ein speziell dafür eingerichteter Katalog auf, wo sich welche Informationen befinden. Bei Bedarf stöbern Forschende einfach in diesem Katalog und aktivieren von Villigen aus einen Roboter, der die passenden Bänder heraussucht, in ein Laufwerk eines Computers steckt und das Versenden zum PSI auslöst.

Die Zusammenarbeit mit dem CSCS geht jedoch über die reine Archivierung von Forschungsergebnissen hinaus. «Den Supercomputer am CSCS nutzen wir schon seit 15 Jahren», so Andreas Adelmann, Leiter des Labors für Simulationen und Modellierung am PSI. Denn für Simulationen und Modellierungen von Grossforschungsanlagen und Experimenten, zum Beispiel in den Material- und Biowissenschaften, benötigen die Forschenden enorm hohe Rechenleistungen.

Diese finden sie am «Piz Daint» des CSCS, einem der leistungsfähigsten Supercomputer der Welt. Schaffte 1941 der erste in der Praxis einsetzbare, frei programmierbare Rechner, die «Z3», knapp zwei Additionen pro Sekunde, so beträgt die Rechenleistung des «Piz Daint» heute 25000 Peta-flop in der Sekunde. Das sind 25 Billiarden Rechenoperationen, 14000-mal schneller als eine Grafikkarte der Playstation 4.

Prinzipiell wird in der PSI-Forschung für fast alles Modellierung und Simulation benötigt, sei es, um zu verstehen, wie sich etwa Risse in Materialien fortpflanzen oder um Komponenten von Brennstoffzellen zu erforschen.

Teilchenbeschleuniger wie das Zyklotron zur Protonenbeschleunigung, die SLS oder der SwissFEL werden mithilfe von Simulationen nicht nur neu konstruiert, sondern auch weiterentwickelt und optimiert. Zudem können die Forschenden berechnen, wie ein Experiment wahrscheinlich verlaufen wird, um so mögliche Probleme in der Versuchsanordnung zu erkennen.

Und es gibt noch einen weiteren Grund, warum man gerne und mit gutem Gewissen seine Daten für die Berechnungen und Archivierung nach Lugano schickt: «PIZ Daint» ist seit 2013 der günstigste und energieeffizienteste Petaflop-Supercomputer der Welt, denn für dessen Kühlung verbrauchen keine energieintensiven Klimaanlagen Strom. Dass die elektronischen Superhirne des CSCS nicht heiss laufen, verhindert das Wasser des Luganersees. Aus 45 Meter Tiefe wird etwa 6 Grad kaltes Nass entnommen und nach der Nutzung in eine Tiefe von 12 Meter zurückgeführt. Dabei wird die durch den Höhenunterschied entstehende, potenzielle Energie des Wassers mithilfe von Turbinen auch noch für Stromerzeugung genutzt.