Das Hochleistungsrechnen hat sich in den letzten Jahren zu einer Schlüsseltechnologie für fast alle Forschungsbereiche weiterentwickelt.

Ein Hochleistungsrechner ist eine wertvolle Ressource, die effizient genutzt werden muss. Wenn Anwendungen auf den Hochleistungsrechnern unnötig lange laufen, so wird nicht nur Geld und Energie verschwendet, sondern es werden auch weniger wissenschaftliche Ergebnisse erzielt, als bei effizienter Nutzung möglich wären.

Während der Bedarf an großer Rechenkapazität vor wenigen Jahren im Wesentlichen von Forscherinnen und Forschern mit einem tiefen Verständnis von Rechnernutzung angefordert wurde, gibt es immer mehr Nutzerinnen und Nutzer deren Forschung durch die Verwendung von Hochleistungsrechnern (HLR) vorangetrieben werden kann, die aber nur sehr geringe Kenntnisse in der Nutzung der Rechner haben. 

Ebenso existieren viele Forschungscodes mit denen zum Teil schon seit Jahren erfolgreich Forschung betrieben wird, zum Beispiel in den Ingenieurwissenschaften oder der Physik. Viele dieser Codes nutzten ältere Rechnerarchitekturen sehr gut aus oder laufen auf kleineren Systemen noch effizient, aber die  Kapazitäten moderner Hochleistungsrechner können sie nicht gut ausnutzen und verschwenden damit eine wertvolle Ressource. 

Da in der Regel nicht die effiziente Code-Gestaltung, sondern die Erkenntnis aus den Rechenergebnissen das Forschungsziel ist, sind es meistens keine Computerfachleute, sondern Expertinnen und Experten aus anderen Disziplinen die die Rechner nutzen, und die nicht ohne weiteres in der Lage sind optimale Steuerparameter des Rechners einzustellen, oder notwendige Performance-Analysen und Code-Verbesserungen ohne Unterstützung durchzuführen. 

Effizienzsteigerung der Anwendungswissenschaften auf den Hochleistungsrechnern (HLR) durch Anwendung neuester HPC-Methoden 

Die Weiterentwicklungen moderner Rechnerarchitekturen bieten für die Forschung Potential für neue Anwendungsfelder sowie Steigerungen der Qualität und Quantität von Ergebnissen.

Dafür muss das sich ständig ändernde, vorhandene Fachwissen aus der Informatik bezüglich effizientem Hochleistungsrechnens kompakt in die Anwendungswissenschaften transportiert werden.

Außerdem muss  ein Bewusstsein dafür geschaffen werden, dass Verbesserungen der  Nutzung der Hochleistungsrechner und deren Programmierung möglich und  notwendig sind. Mit diesem Bewusstsein sollte die Bereitschaft Zeit und personelle Ressourcen hierfür zur Verfügung zu stellen erhöht sein.  Dabei müssen Nutzerinnen und Nutzer der Rechner, die Leitungen der Forschungsgruppen, die universitäre Leitungsebene und die Politik und Öffentlichkeit mit einbezogen werden.

Hier stellt nicht nur das Performance Engingeering an sich eine Herausforderung dar, sondern die  unterschiedlichen Kommunikationskulturen der Fachdisziplinen erfordern besondere Berücksichtigung.

Befähigung der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Ressource HPC effizient für die Forschung zu nutzen 

Mit möglichst wenig Aufwand seitens der Anwender und Anwenderinnen soll das notwendige HPC- Wissen so vermittelt werden, dass diese in die Lage versetzt werden, selbstständig ihre Code-Basis weiterzuentwickeln und den Rechner effizient zu nuten. Das Schulungsangebot richtet sich auch an unerfahrene Nutzerinnen und Nutzer. Ein weiterer Aspekt ist die Vorbereitung auf die Nutzung von Höchstleistungsrechnern des Gauß Center for Supercomputing. 

"Powerprojekte" mit Verbesserungspotential sollen identifiziert werden und Projektleitungen bei der Code-Verbesserung oder dem Scheduling unterstützt werden, so dass mehr wissenschaftlicher Output bei gleicher Rechenleistung produziert werden kann. 

Die Möglichkeiten zur wissenschaftlichen Nutzung der Hochleistungsrechner, Weiterbildungsangebote, Ergebnisse und andere HPC-relevante Informationen sollen sowohl den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern als auch der interessierten Öffentlichkeit bekannt gemacht werden.

Brainware for Science

Das hessische Kompetenzzentrum für Hochleistungsrechnen setzt auf den Einsatz von Expertinnen und Experten, die durch persönliche Beratung und Hilfestellung sowie bedarfsgerechte Weiterbildungsangebote, die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler befähigen die Rechner für ihre Forschung optimal zu nutzen.

Die Wissensvermittlung findet statt durch

• Individuelle Beratung,
• Workshops, Kurse, Trainings, 
• Materialien.

Bedarfsermittlung

Um ein sinnvolles Beratungs- und Weiterbildungsangebot zur Verfügung zu stellen, ist eine regelmäßige Bedarfsermittlung notwendig.

• Die Bedarfsermittlung beruht zum einen auf dem Monitoring der Rechnernutzung damit "auffälllige" Rechenjobs identifiziert werden können und direkte Unterstützung (z.B. Identifizierung von Potentialen zur Performanceverbesserung) angeboten werden können
• und zum anderen auf Umfragen oder direkten Anfragen der Nutzerinnen und Nutzer. 

Grundlagenvermittlung und weiterführendes Wissen

Beratungen und Kurse werden auf allen Niveaus angeboten und werden modular an die Bedürfnisse der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler angepasst. 

Grundlagen werden insbesondere über  regelmäßig angebotene Clustereinführungskurse, Tutorials und auf die Bedürfnisse von Einsteigerinnen und Einsteigern zugeschnittene Informationsmaterialien  vermittelt.

Performance Review und Fehleranalyse

Das Kompetenzzentrum hat mit Finanzierung durch das HMWK Site-Lizenzen für das Performance Analyse Tool "Vampir" und den Debugger "totalView" beschafft und bietet für diese Software spezielle Tutorien an. Außerdem unterstützt es Nutzerinnen und Nutzer auf Anfrage bei der Verwendung dieser Tools.

Netzwerkbildung

Das HKHLR fördert die Vernetzung der Nutzerinnen und Nutzer durch die Unterstützung von "User group meetings". Bisher haben solche Treffen zu FASTEST, COMSOL und VASP stattgefunden. Hier können Spezialistinnen und Spezialisten eingeladen werden, die über spezielle Aspekte bei der Software auf Hochleistungsrechner referieren und die Teilnehmerinnen und Teilnehmer sich über ihre Erfahrungen auf den unterschiedlichen Rechnerplattformen austauschen.

Öffentlichkeitsarbeit

Die Öffentlichkeitsarbeit hat als Zielgruppe die hessischen HPC-Nutzerinnen und Nutzer,  nationale und internationale Expertinnen und Experten und interessierte Laien. Neben der Webseite werden Aktivitäten des HKHLR auf nationalen und internationalen Workshops und Konferenzen und in Publikationen vorgestellt.