Ökologisch orientiertes HPC-System

• Term: Funded in 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 200127482

• Final Report Year: 2017

Final Report Abstract

Das Gerät wurde für zahlreiche Projekte im Rahmen der Gitter-Quantenchromodynamik (QCD) genutzt. In diesem Teilgebiet der Theoretischen Teilchenphysik wird die fundamentale Theorie der starken Wechselwirkung auf massiv parallelen Rechnern numerisch simuliert. Unter anderem wurden auf iDataCool folgende Ergebnisse erzielt: • Berechnung von semi-leptonischen Zerfällen der η und η‘ Mesonen mit verbesserten stochastischen Methoden • Spektroskopie von Baryonen mit Charm-Quarks • Direkte Bestimmung der σ-Terme von Nukleon und Pion am physikalischen Punkt • Berechnung der Isovektor-Kopplungen des Nukleons in der Gitter-QCD mit zwei Quarks • Berechnung des Moments u-d des Nukleons für zwei Quarks mit nahezu physikalischen Massen • Berechnung des zweiten Moments der Lichtkegel-Verteilungsamplitude des Pions in der Gitter-QCD • Berechnung der Lichtkegel-Verteilungsamplituden des Nukleons und Nukleon-Resonanzen mit negativer Parität • Berechnung der Struktur des Nukleons mittels stochastischer Methoden • Berechnung von Korrelationsfunktionen für nicht-störungstheoretische Renormierung • Entwicklung und Test von parallelen Algorithmen für die Berechnung von vektoriellen und axialen Strömen mit Overlap-Fermionen bei nichtverschwindender Dichte • Realzeit-Simulationen eines stark wechselwirkenden und chiral asymmetrischen Plasmas im Abelschen Fall im Rahmen der klassischen statistischen Feldtheorie (mit besonderem Fokus auf die chirale Plasma-Instabilität) • Simulation einer neuen Gitterwirkung („induced QCD“) und Berechnung des statischen Potentials zwischen Quark und Antiquark • Berechnung der Eigenwerte des QCD Dirac Operators ohne und mit chemischem Potential und Vergleich der Ergebnisse mit Vorhersagen der Zufallsmatrixtheorie • Benchmarks für verbesserte Gitter-QCD Simulationsalgorithmen (optimierte Schwarz-Methoden, nicht-überlappende Subdomänen, geschachtelte Krylov-Unterraum-Methoden, u.a.) Zusätzlich zu diesen Projekten war der iDataCool-Rechner selbst Gegenstand der Forschung. An der Universität Regensburg wurde in Zusammenarbeit mit IBM eine Heißwasserkühlung entwickelt, die es erlaubt, den gesamten Parallelrechner mit Wasser zu kühlen, das eine Vorlauftemperatur von bis zu 70°C hat. Auf der Grundlage dieser hohen Temperatur kann ein Teil der elektrischen Energie, die vom Rechner aufgenommen und in Wärme umgewandelt wird, wiedergewonnen werde. In Regensburg wird mit dem Wasser, das im Rechner aufgeheizt wird, eine Adsorptions-Kältemaschine angetrieben. Diese liefert dann das Kühlwasser für einen anderen Parallelrechner im Rechenzentrum. Nähere Details sind im Wikipedia-Artikel zu iDataCool beschrieben: https://en.wikipedia.org/wiki/IDataCool.

Publications

• iDataCool: HPC with Hot-Water Cooling and Energy Reuse. Lecture Notes in Computer Science 7905 (2013) 383
  Meyer, Nils; Ries, Manfred; Solbrig, Stefan & Wettig, Tilo
  
• Light-cone Distribution Amplitudes of the Nucleon and Negative Parity Nucleon Resonances from Lattice QCD. Phys. Rev. D 89 (2014) 094511
  Braun, V. M.; Collins, S.; Gläßle, B.; Göckeler, M.; Schäfer, A.; Schiel, R. W.; Söldner, W.; Sternbeck, A. & Wein, P.
  
• The moment ⟨x⟩u−d of the nucleon from Nf=2 lattice QCD down to nearly physical quark masses. Phys. Rev. D 90 (2014) 074510
  Bali, Gunnar S.; Collins, Sara; Gläßle, Benjamin; Göckeler, Meinulf; Najjar, Johannes; Rödl, Rudolf H.; Schäfer, Andreas; Schiel, Rainer W.; Sternbeck, André & Söldner, Wolfgang
  
• Charmed baryon spectroscopy and light flavour symmetry from lattice QCD. Phys. Rev. D 92 (2015) 034504
  Pérez-Rubio, Paula; Collins, Sara & Bali, Gunnar S.
  
• Ds → η, η’ semileptonic decay form factors with disconnected quark loop contributions. Phys. Rev. D 91 (2015) 014503
  Bali, Gunnar S.; Collins, Sara; Dürr, Stephan & Kanamori, Issaku
  
• Induced QCD with two auxiliary bosonic fields. PoS LATTICE2014 (2015) 307
  B.B. Brandt and T. Wettig
  
• Nucleon isovector couplings from Nf=2 lattice QCD. Phys. Rev. D 91 (2015) 054501
  Bali, Gunnar S.; Collins, Sara; Gläßle, Benjamin; Göckeler, Meinulf; Najjar, Johannes; Rödl, Rudolf H.; Schäfer, Andreas; Schiel, Rainer W.; Söldner, Wolfgang & Sternbeck, André
  
• Second Moment of the Pion Light-cone Distribution Amplitude from Lattice QCD. Phys. Rev. D 92 (2015) 014504
  Braun, V. M.; Collins, S.; Göckeler, M.; Pérez-Rubio, P.; Schäfer, A.; Schiel, R. W. & Sternbeck, A.
  
• Direct determinations of the nucleon and pion σ terms at nearly physical quark masses. Phys. Rev. D 93 (2016) 094504
  Bali, Gunnar S.; Collins, Sara; Richtmann, Daniel; Schäfer, Andreas; Söldner, Wolfgang & Sternbeck, André
  
• Light-cone distribution amplitudes of the baryon octet. JHEP 1602 (2016) 070
  Bali, Gunnar S.; Braun, Vladimir M.; Göckeler, Meinulf; Gruber, Michael; Hutzler, Fabian; Schäfer, Andreas; Schiel, Rainer W.; Simeth, Jakob; Söldner, Wolfgang; Sternbeck, Andre & Wein, Philipp