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Apr 23, 2024

Neuer Lenovo Supercomputer für Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung

Stuttgart, Deutschland, 17. Mai 2023 – Lenovo installiert einen leistungsstarken Hochleistungsrechner (HPC) am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), einer weltweit führenden Forschungseinrichtung in

Stuttgart, Deutschland, 17. Mai 2023 – Lenovo installiert einen leistungsstarken Hochleistungsrechner (HPC) am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK), einer weltweit führenden Forschungseinrichtung auf seinem Gebiet. Diese wird voraussichtlich Ende August betriebsbereit sein, da der HPC-Partner pro-com für eine nahtlose Integration sorgt. Das neue System soll Forscher dabei unterstützen, ein tieferes Verständnis der Auswirkungen des Klimawandels zu erlangen, um anschließend Strategien für eine nachhaltige Existenz von Mensch und Natur zu entwickeln. Besonderes Augenmerk wird auf die Steigerung der Effizienz und Leistung gegenüber dem Vorgängersystem gelegt. Hierzu kommen HPC-Systeme mit der Neptune Liquid Cooling-Technologie von Lenovo zum Einsatz.

Der neue Supercomputer bietet eine höhere Leistung und ermöglicht es den PIK-Forschern, schnellere und umfassendere Berechnungen durchzuführen.

Ein wichtiges Projekt des Forschungsinstituts ist das Wirtschaftsschockmodell Acclimate. Damit werden Störungen in über 1,8 Millionen Lieferbeziehungen analysiert, die mehr als 7000 Wirtschaftssektoren weltweit betreffen. Dazu müssen die globalen Versorgungsleitungen täglich neu berechnet werden, um die Auswirkungen extremer Wetterereignisse auf diese Beziehungen zu verstehen. Das neue HPC-System sorgt dafür, dass Unsicherheiten genauer abgeschätzt und Vorhersagen verbessert werden können.

Ein weiteres Einsatzgebiet des Supercomputers ist die Risikoprognose. Für eine statistisch belastbare Risikobewertung müssen möglichst viele Extremereignisse berücksichtigt werden. Mit dem Hochleistungsrechner werden über eine Kombination aus Klima- und hydrologischen Modellen beispielsweise Hochwasserereignisse für möglicherweise betroffene Regionen simuliert. Mit den nun verfügbaren Kapazitäten können deutlich mehr Experimente durchgeführt und damit Risiken genauer vorhergesagt werden.

Darüber hinaus kann das PIK die gesamte Bandbreite der Methoden des maschinellen Lernens (ML) nutzen, um grundlegende Probleme der Klimaforschung zu lösen. Dies wird es dem PIK ermöglichen, weiterhin weltweit führend bei Beiträgen zu Kernthemen wie Klimanetzwerken, hybrider oder ML-basierter Erdsystemmodellierung, Bias-Korrektur und Downscaling sowie Vorhersagen von Extremereignissen und abrupten Übergängen wie Monsunausbrüchen und den damit verbundenen Folgen zu sein sozioökonomische Auswirkungen.

Um den technischen Anforderungen gerecht zu werden und die Forscher am PIK weiterhin bestmöglich zu unterstützen, wird das neue HPC-System am PIK die neueste Version von Lenovos ThinkSystem SD665 V3 Servern mit integriertem AMD EPYC 9004 Prozessor nutzen. Ausschlaggebend für die Entscheidung für diesen Server war die Kombination aus 128 Kernen mit einem hohen Basistakt von 3,1 GHz sowie einer Bandbreite von 24 Speicherkanälen mit integriertem DDR5-Speicher. Das Gesamtsystem verfügt somit über eine Gesamtzahl von über 30.000 Kernen, 240 Knoten und 185 TB RAM. Als GPU kommt NVIDIAs Hopper H100 im SXM-Formfaktor zum Einsatz, der speziell für HPC- und KI-Anwendungen konzipiert ist. Darüber hinaus sind für die KI-Anforderungen der Forscher am PIK die GPU-Partitionen als Teil der Gesamtlösung wichtig.

Eine der Herausforderungen des Projekts besteht darin, das bestehende System schrittweise abzulösen, ohne den Benutzerbetrieb zu beeinträchtigen. Zu diesem Zweck hat der HPC-Partner pro-com eine Integrationsstrategie entwickelt, die sowohl die Auswirkungen auf den Benutzerbetrieb minimiert als auch eine schnelle Systemintegration einschließlich der komplexen Datenmigration der vorhandenen 5 Petabyte an Forschungsdaten ermöglicht.

Im Rahmen der vorherigen Kooperation mit Lenovo hatte das PIK bereits das direkte Warmwasserkühlsystem Neptune so integriert, dass im Winter die Beheizung des PIK-Gebäudes A56 auf dem Potsdamer Telegrafenberg nahezu vollständig über das HPC-System erfolgte. Nun kommt eine neue Technologie zum Einsatz, die auf Basis des Coolmanagers der deutschen Firma Waning gemeinsam mit Lenovo und pro-com individuell für das PIK entwickelt wurde. Dies funktioniert mit erhöhten Temperaturen und Wärmeauskopplung, was eine flexiblere Nachnutzung ermöglicht und zudem die Möglichkeit bietet, weitere Gebäude auf dem Wissenschaftscampus im Winter mittels Abwärme zu heizen. Der Coolmanager verfügt über zwei redundante Wärmetauscher sowie eine vollständige Integration in die Gebäudeleittechnik. Trotz der gesteigerten Leistung bleibt der Platzverbrauch im Rechenzentrum gleich.

„Das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung setzt seit vielen Jahren Maßstäbe in Sachen Nachhaltigkeit, sowohl durch Forschung als auch durch Technologie. Lenovo freut sich, PIK weiterhin aktiv bei seinen Bemühungen zu unterstützen“, kommentierte Scott Tease, Vice President, General Manager HPC und AI Global bei Lenovo. „Die gestiegene Nachfrage nach Datenanalysen sowie maschinellem Lernen und KI-Anwendungen ist eine direkte Folge der Relevanz des Klimawandels. Das neue System mit integrierter Neptune-Warmwasserkühlung sorgt für die nötige Leistung bei gleichzeitig hervorragender Energieeffizienz.“

„Wir danken Lenovo dafür, dass es einer der (weltweit) ersten Kunden war, der AMD EPYC-Prozessoren der 4. Generation auf Lenovo ThinkSystem-Servern für den produktiven Betrieb einsetzte. Als Institution, die sich der Erforschung der Auswirkungen des Klimawandels auf natürliche und soziale Systeme mit dem Ziel globaler Nachhaltigkeit widmet, war es für uns von entscheidender Bedeutung, die energieeffizientesten Computersysteme einsetzen zu können, die derzeit auf dem Markt verfügbar sind“, sagte Karsten Kramer, Leiter IT-Services am PIK. „Die Zusammenarbeit mit Lenovo und dem HPC-Partner pro-com DATENSYSTEME GmbH durch den Einsatz der Lenovo Neptune-Flüssigkeitskühlung in Kombination mit AMD EPYC-Prozessoren bietet uns eine massive Steigerung der Rechenleistung gegenüber dem Vorgängersystem, ohne das Budget zu überschreiten, das dem Institut für seine nachhaltige Stromversorgung zur Verfügung steht.“ erneuerbare Ressourcen."

Die feierliche Einweihung des neuen Hochleistungsrechners am Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung ist für Anfang nächsten Jahres geplant.