In der Klimaforschung werden Hochleistungsrechner zur genaueren Vorhersage von Wetter, Naturkatastrophen und für die Simulationen zum Klimawandel verwendet. Auch simulieren Klimaforschende das Verhalten der Ozeane und der Atmosphäre. So lassen sich Klimaveränderungen modellieren und besser verstehen.

In der Biomedizin nutzen Forscherteams das Hochleistungsrechnen zur Erforschung von Biomolekülen und Proteinen in menschlichen Zellen, um neue Verfahren, Medikamente und medizinische Therapien zu entwickeln und damit unsere Lebensqualität zu verbessern. In der Hirnforschung wird HPC zur Modellierung und Simulation des menschlichen Gehirns in hohen Auflösungen eingesetzt.

Auch für die Entwicklung einer nachhaltigeren Landwirtschaft, etwa zur Optimierung bei der Lebensmittelerzeugung und der Analyse von Nachhaltigkeitsfaktoren, wird HPC-Technik angewendet. Ebenso auch für Untersuchungen zu einer effizienten Bewirtschaftung von Wasserbestände und Agrarressourcen.

Im Bereich Energie arbeiten Forschende bei der Entwicklung von Anlagen zur Energieerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen, bei Untersuchungen zu neuen Werkstoffen für Solarzellen oder für die Optimierung von Turbinen zur Stromerzeugung mit leistungsstarken Hochleistungsrechnern.

Ebenso hat das HPC in der Stadtplanung Einzug gehalten, wo Fragen zu einer effizienten Steuerung der Verkehrsinfrastruktur zu lösen sind. Durch Simulation auf Hochleistungsrechnern werden Verkehrsströmungen, unter Berücksichtigung der Ausbreitung von Schadstoffen untersucht. Ebenso können Luftströmungen in den Großstädten berechnet werden.

Um internationalen Forschenden aus Wissenschaft und Industrie den Zugang zu Computer- und Datenverwaltungsressourcen und -diensten für ihre umfangreichen wissenschaftlichen und technischen Anwendungen auf höchstem Leistungsniveau zu ermöglichen, besteht die europäische Initiative Prace (Partnership for Advanced Computing in Europe) mit 26 europäischen Mitgliedsländern.

Auf europäische Ebene wurde das Gemeinsame Unternehmen für europäisches Hochleistungsrechnen zur Umsetzung der Initiative zum europäischen Hochleistungsrechnen gegründet. Die EuroHPC ist eine öffentlich-private Partnerschaft zwischen der Gemeinschaft, den teilnehmenden Mitgliedstaaten, der Vereinigung „European Technology Platform for High Performance Computing” (ETP4HPC) und der Vereinigung „Big Data Value Association” (BDVA). Die Mitglieder des EuroHPC verfolgen das Ziel, Höchstleistungsrechnen in Europa zu stärken und die Entwicklung von Supercomputern voranzutreiben. Basierend auf wettbewerbsfähiger, europäischer Technologie, ist geplant eine gesamteuropäische Supercomputer-Infrastruktur im Exascale-Bereich für die Verarbeitung riesiger Datenmengen zu entwickeln und damit Forschungs- und Innovationsaktivitäten zu unterstützen. Weiteres zu Supercomputer in Europa

In Deutschland ist das (GCS) (Gauß Centre for Supercomputing) das Center, das die deutschen Interessen in der PRACE-Initiativen vertritt. Das GCS ist ein Zusammenschluss der drei bedeutendsten Höchstleistungsrechenzentren in Deutschland, das HLRS (Höchstleistungsrechenzentrum der Universität Stuttgart), das JSC (Jülich Supercomputing Centre) und das LRZ (Leibniz Rechenzentrum, Garching bei München). Ziel des GCS ist die Förderung und Unterstützung des wissenschaftlichen Höchstleistungsrechnen. Die kontinuierliche Weiterentwicklung dieser drei Supercomputing-Zentren wird durch die Förderung des Bundesministeriums für Forschung und Bildung sowie den Landesministerien gesichert.

Die Gauß-Allianz, gemeinnütziger Verein zur Förderung von Wissenschaft und Forschung, setzt sich aus den großen wissenschaftlichen Rechenzentren in Deutschland sowie anderen HPC-relevanten wissenschaftlichen Einrichtungen zusammen. Sie fördert das Wissenschaftsthema HPC als eigenständige strategische Forschungsaktivität und sorgt für eine verbesserte internationale Sichtbarkeit der deutschen Forschungsanstrengungen auf diesem Gebiet. Der Schwerpunkt liegt auf der Erforschung und Entwicklung von Strategien zur Verbesserung der Effizienz, Anwendbarkeit und vereinfachten Nutzbarkeit des Hoch- und Höchstleistungsrechnens.

Die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK) von Bund und Ländern hat sich 2018 darauf geeinigt, ein Nationales Hochleistungsrechnen (NHR) dauerhaft zu etablieren. Mit dem Nationalen Hochleistungsrechnen werden die fachlichen und methodischen Stärken von Hochleistungsrechenzentren in einem nationalen Verbund weiterentwickelt.

Mit dem GWK-Beschluss vom 13. November 2020 wurden acht Rechenzentren der 2.Ebene der Leistungspyramide in die Förderung des NHR aufgenommen. Vorausgegangen war eine Empfehlung des Strategieausschusses auf Basis eines wettbewerblichen und wissenschaftsgeleiteten Auswahlverfahrens.

Das Deutsche Klimarechenzentrum (www.dkrz.de) ist eine nationale Serviceeinrichtung und ein wichtiger Partner der Klimaforschung. Die Hochleistungsrechner, Datenspeicher und Dienste bilden die zentrale Forschungsinfrastruktur für die simulationsbasierte Klimawissenschaft in Deutschland.

Norddeutscher Verbund für Hoch- und Höchstleistungsrechnen

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In Baden-Württemberg ist, im Rahmen eines Umsetzungskonzeptes, durch die Initiative bwHPC (High Performance Computing in Baden-Württemberg) eine landesweite Hochleistungsrechner-Infrastruktur aufgebaut worden und wird in Zukunft mit weiteren Speicherinfrastrukturen ausgebaut. Die Besonderheit der Initiative, die auch unter bwHPC-S5 (Scientific Simulation and Storage Support Services) bekannt ist, liegt darin, dass auch hochschulübergreifende, nutzerunterstützende Maßnahmen angeboten werden, um einem möglichst breiten wissenschaftlichen Nutzerkreis, die bereitgestellten Ressourcen zu eröffnen. Es ist sozusagen eine Brücke zwischen Forschenden und IT gespannt worden.

Das HKHLR, dem die fünf hessischen Universitäten Darmstadt, Frankfurt, Gießen, Kassel und Marburg angehören, ist ein Bestandteil des hessischen HPC-Ökosystems. Kernaufgabe ist die Unterstützung der hessischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bei der effizienten Nutzung von Hochleistungsrechnern.

Das Hauptziel von KONWIHR besteht darin, technischen Support für den Einsatz von Hochleistungscomputern bereitzustellen und deren Bereitstellungspotenzial durch Forschungs- und Entwicklungsprojekte zu erweitern. Eine enge Zusammenarbeit zwischen Disziplinen, Benutzern und teilnehmenden Rechenzentren sowie eine effiziente Übertragung und schnelle Anwendung der Ergebnisse sind wichtig.

Das Land Nordrhein-Westfalen verfügt über ein ausdifferenziertes Ökosystem von Hochleistungsrechenanlagen an fast allen Universitätsstandorten. Die Arbeitsgruppe HPC der Digitalen Hochschule NRW (HPC.NRW) hat vor diesem Hintergrund ein HPC-Landeskonzept entwickelt mit dem Ziel, das HPC-Ökosystem in Nordrhein-Westfalen innerhalb des nationalen HPC-Kontexts weiter zu entwickeln.

Die Allianz AHRP ist eine gemeinsame Einrichtung der Universität Mainz und der TU Kaiserslautern. Sie hat das Ziel, die Aktivitäten der beiden Universitäten im Bereich des Hochleistungsrechnens (HLR) zu koordinieren und Kapazitäten zum HLR nach dem jeweiligen Stand der Technik für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Landes Rheinland-Pfalz nachhaltig bereitzustellen. Zusätzlich zu dem Schulungsangebot wird jährlich ein gemeinsamer Workshop mit dem Hessischen Kompetenzzentrum für Hochleistungsrechnen angeboten.

Der Vienna Scientific Cluster ist ein Zusammenschluss von mehreren österreichischen Universitäten, der seinen Benutzern Zugang zu einem Supercomputer verschafft. Das aktuelle Aushängeschild des VSC, der VSC-5, hat eine Rechenleistung von 4,3 PetaFLOPS und ist deutlich energieeffizienter als sein Vorgänger.

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