30.05.2024
Während dieser, im Abstand von zwei Jahren stattfindenden, Workshops tauschen sich die Mitglieder des Europäischen Netzwerkes für Erdsystemmodellierung (ENES) mit internationalen Expert:innen zu aktuellen Themen rund um Hochleistungsrechnen für Klima- und Wettersimulationen aus. Der erste Workshop dieser Serie mit dem Schwerpunkt "dynamische Kerne" fand im Jahr 2011 ebenfalls am CMCC statt. Das DKRZ beteiligt sich seit 2011 an der Organisation und hat zwei Workshops 2014 auf der Cap San Diego in Hamburg und 2020 virtuell ausgerichtet. In diesem Jahr sind für das DKRZ Dr. Joachim Biercamp als auch Dr. Fanny Adloff im Organisationskomitee vertreten.
Die erste Session der diesjährigen Ausgabe wurde von Dr. Joachim Biercamp, DKRZ gemeinsam mit Dr. Erwan Raffin, Bull/Eviden gestaltet und gab einen Überblick über den internationalen Status von Exascale-Hard- und Software hinsichtlich ihrer Anwendungen.
Dr. Hisashi Jashiro vom National Institute for Environmental Studies (Nies), Japan, berichtete über die Planungen für ein Nachfolgesystem des Supercomputers Fugaku. Dieser kommt bisher als vielleicht einziger Rechner der obersten Leistungsklasse weltweit noch ohne Beschleunigerhardware, wie GPUs, aus. Sein Nachfolgesystem wird dagegen sehr wahrscheinlich nicht mehr darauf verzichten können. Damit stehen auch die Entwickler:innen des japanischen Atmosphärenmodells NICAM vor der Mammutaufgabe, ihren Code auf GPUs zu portieren. Das Ziel ist ein Durchsatz von einem simulierten Jahr pro Kalendertag (1 SYPD) mit einer Auflösung von weniger als 1 km mit einem gekoppelten Ozean-Atmosphäre Modell bis zum Jahr 2030. Das entspricht einer Beschleunigung des Modells gegenüber dem heutigen Stand um den Faktor 40.
Dr. Robert Jacob vom Argon National Lab, USA, berichtete über das Energy Exascale Earth System Model (E3SM) des Department of Energy und gab einen allgemeinen Überblick über die "Exascale-readiness" von Wetter und Klimamodellen in den USA. Dort gibt es eine ganze Reihe von Modellen, die auf GPU portiert werden. Weitere Vortragende berichteten über die entsprechenden Entwicklungen in China und Indien.
Etienne Walter von EVIDEN stellte die Europäische Prozessor-Initiative (EPI) sowie das Pilotprojekt (EUPEX) vor, in denen in Europa entwickelte HPC-Hardware prototypisch eingesetzt wird. Dr. Corinne Béal (Genci, Frankreich) und Dr. Lars Hoffmann (Forschungszentrum Jülich) berichteten über die Planungen für die ersten Exascale-Systeme in Europa (Jules Vernes in Frankreich und Jupiter in Deutschland), welche zum Großteil auf diesen europäischen Entwicklungen basieren sollen.
Aus alle Vorträgen wurde deutlich, dass sich für die Portierung auf GPUs noch kein allgemein bewährtes Verfahren etabliert hat. Die verschiedenen Gruppen nutzen nach wie vor die ganze Palette von Programmieransätzen, von C++ basierten Ansätzen, wie KOKOS und YAKL über traditionelles Fortran mit Direktiven, wie openACC, bis hin zum Einsatz von Domain Specific Languages, wie GT4Py.
Traditionell enthält der Workshop auch eine Session zu Daten-Workflows auf der unterer anderem Prof. Bryan Lawrence vom National Centre for Atmospheric Science (NCAS), Großbritannien, über innovative Ansätze zur Handhabung riesiger Datensätze aus Ensemblesimulationen sprach und Dr. Andrea Lammert vom DKRZ/WDCC für die Zertifizierung von Archiven zur Sicherung der Datenqualität warb.
Abgeschlossen wurde die Veranstaltung mit einer Reihe von Vorträgen zu den Möglichkeiten, die sich durch Methoden des Maschinellen Lernens (ML) eröffnen. Hier standen die Daten-getriebene Wettervorhersage, zum Beispiel durch ML unterstützte Datenassimilation im Vordergrund. Eröffnet wurde diese Session von Prof. Veronika Eyring, DLR, mit einem Überblick zu entsprechenden Aktivitäten auch unter Einsatz des Werkzeug ESMvalTool.
Die nächste Veranstaltung dieser Reihe wird im Jahr 2026 vom Schwedischen Wetterdienst durchgeführt.
Vollständiges Workshopprogramm: https://www.esiwace.eu/events/8th-enes-hpc-workshop_lecce_-agenda_final.pdf