pyMOR - Nachhaltige Software zur Modell-Ordnungs-Reduktion

• Antragsteller: Dr. Stephan Rave; Dr. Jens Saak; Dr. Raimund Vogl
• Fachliche Zuordnung: Mathematik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391057179

Die numerische Simulation mathematischer, durch partielle Differentialgleichungen (PDGLn) beschriebener Modelle ist zu einem wichtigen Werkzeug in zahlreichen wissenschaftlichen Disziplinen geworden. Die Anwendbarkeit solcher Modelle ist jedoch häufig durch die verfügbaren Rechenkapazitäten beschränkt.In den letzten Jahren sind verschiedene Algorithmen entwickelt worden, die es ermöglichen für ein gegebenes numerisches PDGL-Modell ein mathematisch zertifiziertes Ersatzmodell zu generieren, welches in einem Bruchteil der Zeit simuliert werden kann, die für eine Simulation des ursprünglichen Modells vonnöten wäre. Diese Algorithmen zur so genannten Modell-Ordnungs-Reduktion (MOR), ermöglichen heute zahlreiche fortgeschrittene Simulations-Workflows, welche ohne MOR-Techniken, selbst unter Verwendung modernster Supercomputer, technisch nicht umsetzbar wären. Mit pyMOR (http://pymor.org/) haben wir eine fortgeschrittene MOR-Software-Bibliothek entwickelt, welche besonders leicht mit bestehenden PDGL-Löser-Paketen integrierbar ist und somit die Anwendung von MOR-Techniken auf die mit Hilfe dieser Löser-Pakete implementierten Modelle erlaubt.Wesentliches Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Infrastrukturen zur Unterstützung der nachhaltigen Entwicklung und Bereitstellung von pyMOR und ähnlicher Forschungssoftware.Erstens werden wir einen forschungsorientierten Cloud-Service entwickeln und bereitstellen, welcher einen vereinheitlichten, auf Anwendungs-Containern basierenden Workflow für Entwicklung, kontinuierliche Verfügbarmachung und Ausführung von Forschungssoftware ermöglicht. Die durch diesen Service bereitgestellte Software wird für zahlreiche Anwendungsszenarien wie Continuous-Integration-Testing, Software-Demonstration, Lehre sowie Forschung anwendbar sein.Zweitens werden wir einen Leitfaden für Unit-Testing von Forschungssoftware im Gebiet des wissenschaftlichen Rechnens erarbeiten, welcher es Software-Entwicklern ermöglichen soll, systematisch umfassende Unit-Tests für ihre Software zu entwickeln und somit die Qualität und langfristige Wartbarkeit ihrer Software zu gewährleisten.Basierend auf diesen Infrastrukturmaßnahmen werden wir pyMORs Nutzbarkeit weiter verbessern mit dem Ziel, pyMOR zu einem universellen MOR-Werkzeug für zahlreiche PDGL-basierte Anwendungen des wissenschaftlichen Rechnens zu etablieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsdaten und Software (Wiss. Literaturversorgung und Informationssysteme)
• Beteiligte Einrichtung: Universität Münster; CIT - Center for Information Technology; Universität Münster ; Institut für Analysis und Numerik; Max-Planck-Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Peter Benner; Professor Dr. Mario Ohlberger