De komende jaren wordt een verdere toename van de prestaties van supercomputers verwacht. Zogenaamde exaschaalcomputers zullen preciezere simulaties kunnen leveren. Dit leidt tot aanzienlijk meer data. Fraunhofer SCAI ontwikkelt hiervoor efficiënte data-analysemethoden, die de ingenieur gedetailleerde inzichten verschaffen in de complexe technische contexten.

Simulaties op supercomputers beantwoorden belangrijke industriële vragen, zoals hoe luchtstromen zich gedragen in airconditioningsystemen, op rotorbladen of voor hele vliegtuigen. In de komende jaren, nieuwe benaderingen van hardwareontwerp zullen computers beschikbaar maken met een capaciteit van een biljoen computerbewerkingen per seconde. Zogenaamde exascale-computers hebben een rekensnelheid die duizend keer hoger is dan eerdere supercomputers. Dit stelt hen in staat om complexe problemen op te lossen die nog niet oplosbaar zijn. In aanvulling, ze leveren nauwkeurigere resultaten en dus meer economische oplossingen voor industriële taken. Echter, exascale-simulaties genereren ook aanzienlijk grotere hoeveelheden gegevens. Dit creëert nieuwe uitdagingen in data-analyse.

Wetenschappers van het Fraunhofer Institute for Algorithms and Scientific Computing SCAI hebben dit probleem aangepakt. Ze ontwikkelen methoden die data-analyse uitvoeren tijdens simulatie. Deze aanpak minimaliseert geheugenvereisten en rekentijd. Op deze manier, zelfs enorme hoeveelheden gegevens kunnen efficiënt worden geanalyseerd. De wetenschappers van SCAI concentreren zich op methoden voor de vergelijkende analyse van simulatiegegevens. Bijvoorbeeld, de vergelijking van de gegevens stelt ingenieurs in staat om in één oogopslag te zien hoe een gewijzigde componentvorm het stromingsgedrag in een airconditioningsysteem en dus het aerodynamische geluidsniveau beïnvloedt. Eventueel, dat zal helpen om betere producten te ontwerpen.

Als lid van het nieuw opgerichte "Competence Center of the European Union for Engineering Applications" EXCELLERAT, Fraunhofer SCAI werkt samen met 13 partners uit 7 Europese landen. Het doel is om de nieuwe mogelijkheden van supercomputing zo goed mogelijk te benutten en zo het concurrentievermogen van Europa op dit gebied te versterken. In de komende drie jaar zal de deelnemers krijgen te maken met zes geselecteerde programmacodes en bijbehorende workflows, zoals data-analyse, beheer en visualisatie. Naast het efficiënt verwerken van grote hoeveelheden data, het project richt zich op de schaalbaarheid van de codes. In deze context, schaalbaarheid betekent dat programma's efficiënt werken op zowel laptops als exascale computers. Aangezien EXCELLERAT ook zou moeten helpen om het gebruik van supercomputing in industriële contexten uit te breiden, het projectteam zal de codes optimaliseren aan de hand van twaalf toepassingsvoorbeelden uit de industrie. Onder andere, deze omvatten de simulatie van stromen in airconditioningsystemen van auto's en de berekening van emissies in de verbrandingskamer. Bovendien, er moet een gemeenschappelijk kennisplatform worden ontwikkeld.