Scientific Computing

High Performance Computing

 

Hochleistungsrechner werden zunehmend wichtiger für die Forschung in der Physik im Allgemeinen und am HIM im Besonderen. Um den rechnerischen Anforderungen der verschiedenen Forschungsgruppen gerecht zu werden, betreibt und unterhält das Scientific Computing Department SCD derzeit drei HPC-Cluster am benachbarten Institut für Kernphysik (HIMster und Clover) und im HIM-Forschungsgebäude (HIMsterII):

• Clover
  320 nodes: Dual Socket Intel E5-2650 v2 8 Cores @ 2600 MHz
  Cores:  5120
  Filesystem: 600 Tbyte  (FHGFS)
  Cost: 1.2 M€
• HIMSter II
  320 nodes: Dual Socket Intel Gold 6130 @ 2100 MHz
  Cores: 10240
  Filesystem: 1500 Tbyte (Lustre)
  Cost: 1.9 M€
  
   

Darüber hinaus nimmt das SCD eine führende Rolle bei der Anpassung des LQCD-Codes (Lattice Quantum Chromodynamics) an verschiedene Hardwaretechnologien ein. Hardware-spezifische Optimierungen für die Blue Gene Q-Architektur finden Sie unter http://hpc.desy.de/simlab/codes/openqcd_bgopt/.

Wir bieten Kurse für die HPC-Programmierung und -Nutzung an, um unseren Nutzern dabei zu Helfen, das Optimum aus der verwendeten Hardware herauszuholen.

Darüber hinaus trägt die SCD wesentlich zum Schreiben und Aufrechterhalten des Basiscodes bei, z.B. Schnittstelle zu optimierten Solvern, die für die meisten Berechnungen innerhalb der Mainzer LQCD-Gruppe verwendet werden.

Auf der Hardwareseite haben wir ein kosteneffektives Open-Source-Umweltsensor-Überwachungssystem entwickelt, Details auf Arxiv und Schaltpläne.

Computer Algebra System

In den meisten Anwendungen der Quantenfeldtheorie vereinfacht der Einsatz eines Computeralgebrasystems (CAS) die oft mühsamen und fehleranfälligen Berechnungen erheblich.


Ein spezielles Beispiel für eine standardmäßige, aber fehleranfällige Aufgabe ist die Durchführung von Wick-Kontraktionen bei der Berechnung von Korrelationsmatrizen in LQCD. Zu diesem Zweck haben wir ein Mathematica-Paket entwickelt, das die Wick-Kontraktionen ausführt und C ++ - Quellcode generiert, der sich nahtlos in das Mainzer LQCD-Messpaket integriert. Für mehr Details verweisen wir auf https://arxiv.org/abs/1603.01576

Im Rahmen von Effektiven Feldtheorien (EFT) haben wir mehrere Anwendungen / Pakete implementiert, wie z.B.

• Ableitung von Feynman-Regeln in EFT (Form-Routinen). Eine bestimmte Anwendung wurde in 10.1088/0253-6102/69/3/26 verwendet,
• Berechnung von divergenten Teilen eines Schleifenintegrals (Mathematica-Paket), verwendet in 10.1016/j.physletb.2018.09.016, 10.1016/j.physletb.2018.11.044,
• Schnittstelle von LoopTools mit numpy (Python-Bindings mit Cython), verwendet in 10.1142/S0217751X1950009X.