In einer bahnbrechenden Neuigkeit hat ein Supercomputer eine der komplexesten Simulationen des Universums erstellt, wie das renommierte Wissenschaftsmagazin Space berichtet. Dieser beeindruckende Supercomputer trägt den Namen Frontier und war kürzlich bis November der schnellste Supercomputer der Welt, bis er vom neuen Spitzenreiter El Capitan übertroffen wurde.

Frontier, der am Oak Ridge National Laboratory in Tennessee stationiert ist, gilt als der erste Exascale-Supercomputer. Er erzielt eine atemberaubende Rechenleistung von bis zu 1,1 Exaflop, was bedeutet, dass er eine Trillion Gleitkommaoperationen pro Sekunde vollziehen kann – ein Maßstab, der speziell für extrem leistungsstarke Computer entwickelt wurde.

Der neueste Konkurrent, El Capitan, der seinen Sitz im Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien hat, übertrifft Frontier mit heftigen 1,742 Exaflop und setzt neue Maßstäbe in der Rechenleistung.

Ein Team des Argonne National Laboratory, das zum US-Energieministerium gehört, hat seinen leistungsstarken Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code (HACC) erfolgreich auf dem Frontier-Supercomputer implementiert. Ursprünglich wurde HACC vor etwa 15 Jahren für weniger leistungsfähige Petascale-Supercomputer entwickelt und zeigt, wie das Universum sich über Milliarden von Jahren hinweg entwickelt hat. Die Flexibilität des Codes ermöglicht es, auf der jeweils leistungsstärksten Hardware zu arbeiten.

Ein besonders aufschlussreiches Projekt des Teams war die Modellierung verschiedener Kosmologien auf dem ehemaligen Summit-Supercomputer. Die Ergebnisse dieser Simulation deuteten darauf hin, dass eine veränderte dunkle Energie die Bildung von Galaxien im frühen Universum fördern könnte, was Wissenschaftlern neue Perspektiven zur Untersuchung weiter entfernter Galaxien mit hoher Rotverschiebung eröffnet, und damit tiefere Einblicke in die Anfänge des Kosmos bietet.

Die Simulationen, die auf dem Summit durchgeführt wurden, waren jedoch ausschließlich auf Gravitation beschränkt. Für umfassendere Simulationen, die auch andere physikalische Kräfte und Effekte berücksichtigen, war eine leistungsstärkere Plattform notwendig. Hier kam Frontier ins Spiel, unterstützt durch das 1,8 Milliarden Dollar teure ExaSky-Projekt des US-Energieministeriums, das die Entwicklung von Exascale-Computing initiiert hat.

Im Rahmen des ExaSky-Projekts war das Ziel, dass HACC auf Frontier mindestens 50-mal schneller läuft als auf Titan, dem damaligen Schnellsten. Was jedoch während der Testläufe geschah, war nichts weniger als revolutionär: HACC übertraf diese Vorgabe um ein Vielfaches und lief am Ende sogar fast 300-mal schneller.

Nach dem kosmologischen Standardmodell besteht ein erstaunlicher Anteil von rund 95 Prozent des Universums aus zwei mysteriösen Komponenten: dunkler Materie und dunkler Energie. Um das Universum wirklich zu verstehen, ist es unerlässlich, diese unsichtbaren Elemente zu simulieren und darüber hinaus physikalische Phänomene wie Schwerkraft, heiße Gase, Sternentstehung, schwarze Löcher und Galaxien zu berücksichtigen. Die erforderlichen Daten übersteigen dabei sämtliche Vorstellungskraft.

Salman Habib, der am Argonne National Laboratory als Abteilungsleiter für Computerwissenschaften arbeitet, äußert sich dazu optimistisch: „Wenn wir große Teile des Universums simulieren, das von großen Teleskopen wie dem Rubin-Observatorium in Chile beobachtet wird, sprechen wir von gewaltigen Zeiträumen – Milliarden von Jahren der Expansion. Bis vor Kurzem war es undenkbar, eine solch umfassende Simulation jenseits der reinen gravitativen Ansätze durchzuführen.“

Diese neueste Entwicklung in der Universumsforschung könnte nicht nur unser Verständnis von der Geburt und Entwicklung des Kosmos revolutionieren, sondern auch neue Fragen aufwerfen, die die Wissenschaftler dazu anregen, noch tiefere Herausforderungen zu meistern!