ExaHyPE - An Exascale Hyperbolic PDE Engine

Black hole merger simulation
© Koppitz (ZIB), Rezzolla

Das Projekt

Ziel des Projektes ist es, einen numerischen Simulationscode, "ExaHyPE", für Gravitationswellen zu entwickeln. Dieser soll die Leistungsfähigkeit von zukünftigen "Exascale"-Supercomputern nutzen. Die neuen mathematischen Algorithmen erlauben nicht nur, astrophysikalische Kompaktobjekte wie Schwarze Löcher und Neutronensterne zu untersuchen, sondern auch Tsunamis und Erdbeben. Das liegt an Gemeinsamkeiten in den zugrundeliegenden Gleichungen. Weitere Anwendungen für den Exahype-Algorithmus zu untersuchen, die Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase innerhalb der Theorien des Elektromagnetismus und der Gravitation mathematisch beschreiben können, ist das Ziel des von der Europäischen Kommission im Rahmen des EU-Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 geförderten Forschungsprojekts. Die FIAS-Wissenschafter arbeiten darin eng mit Kollegen aus München, Trient (Italien) und Durham (Großbritannien) zusammen.

Um die Kollisionen von Sternen und Schwarzen Löchern besser zu verstehen, wird eine Methode entwickelt, die unsere Fähigkeit, die Einstein-Gleichungen zu lösen, verbessern soll. Langfristig könnten durch diese theoretische Arbeit auch die experimentellen Möglichkeiten erweitert werden, Gravitationswellen von solchen Objekten zu erkennen. Gravitationswellen werden mit kilometerlangen Detektoren gemessen und erlauben einen einzigartigen Einblick in die Bestandteile der elementaren Materie und die Struktur der gekrümmten Raumzeit selbst. Im vergangenen Jahr wurde die jüngste experimentelle Entdeckung von Gravitationswellen mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Die neuartige numerische Methode, die auf den Ideen des russischen Physikers Galerkin beruht, erlaubt die Berechnung von Gravitationswellen auf Supercomputern mit sehr hoher Genauigkeit und Geschwindigkeit.

Die "Exascale" genannten Supercomputer stellen die zukünftige Weiterentwicklung der heutigen "Petascale"-Supercomputer dar und sollen in der Lage sein, so viele Rechenoperationen pro Sekunde durchzuführen, wie es Insekten auf der Erde gibt. Dies ist eine Zahl mit 18 Nullen und es wird angenommen, dass solche Supercomputer mit der Kapazität des menschlichen Gehirns vergleichbar sind. Auch wenn sie bisher noch nicht gebaut sind, erforschen viele Wissenschaftler auf der ganzen Welt bereits den Einsatz der Exascale-Maschinen. 

Weitere Informationen gibt es auf der Projektwebseite:

Zum Projekt

Projektleitung am FIAS

Weitere Kooperationspartner

• Technische Universität München (TUM), Koordination
• Università degli Studi die Trento (UNITN)
• Durham University (Durham University)
• Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU München)
• ZAO „RSC Technologies“ (RSC Group)
• Bayrische Forschungsallianz (BayFOR)