EXAMAG - Exascale Simulationen des magnetisierten Universums

• Antragsteller: Professor Christian Klingenberg, Ph.D.; Professor Dr. Volker Springel
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Mathematik ; Softwaretechnik und Programmiersprachen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 230875678

Simulationen der kosmischen Strukturentstehung adressieren multi-Skalen und multi-Physik Probleme von enormen Ausmassen. Derartige Rechnungen stehen aktuell an vorderster Front der Nutzung von Supercomputern, und sie liefern wichtige wissenschaftliche Antriebe für den zukünftigen Einsatz von Exaflop-Systemen. Allerdings erfordert der weitere Erfolg in diesem Gebiet die Entwicklung neuartiger numerischer Verfahren, die sich durch eine hohe Genauigkeit, Robustheit, parallele Skalierbarkeit und physikalische Treue für die Prozesse der Galaxien- und Sternentstehung auszeichnen. In einer interdisziplinären und internationalen Zusammenarbeit zwischen Astrophysikern und angewandten Mathematikern wollen wir in diesem Projekt den bewegten Gittercode AREPO substantiell verbessern und seine Einsatzmöglichkeiten erweitern, mit dem Ziel, einen international führenden Anwendungscode in der Astrophysik für die kommenden Rechnerplattformen bereitzustellen. Wir arbeiten an neuen, leistungsfähigen, unstetigen Galerkin Verfahren, an effizienteren Lösern für Gravitation und den anisotropen Transport von Wärme und relativistischen Teilchen, sowie an Verbesserungen der Genauigkeit der Behandlung von idealer Magnetohydrodynamik. Wir zielen darauf ab, die Geschwindigkeit und Skalierbarkeit des Codes drastisch zu steigern, unter anderem durch den Einsatz von Techniken der Hybrid-Parallelisierung kombiniert mit systemnahen Optimierungen, die Vektorbefehle und Beschleunigerkarten voll ausnutzen. Wir werden unseren Code unmittelbar auf den aktuell führenden Supercomputern einsetzen, um bahnbrechende magnetohydrodynamische Simulationen der Galaxien- und Sternentstehung durchzuführen und dabei die heutigen und sich in den nächsten Jahren ergebenden technischen Möglichkeiten voll ausnutzen. Wir werden auch daran arbeiten, die AREPO und GADGET-4 Codes öffentlich verfügbar zu machen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1648: Software für Exascale Computing
• Internationaler Bezug: Frankreich, Japan
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency; Japan Science and Technology Agency; JST
• Kooperationspartner: Professor Dr. Philippe Helluy; Professor Dr. Naoki Yoshida