High Performance Computing (HPC), auch bekannt als Supercomputing, bezieht sich auf den Einsatz von extrem leistungsfähigen Computern und parallelen Verarbeitungstechniken zur Lösung komplexer Probleme auf wissenschaftlicher und technischer Ebene. Diese Probleme erfordern in der Regel hohe Rechenleistung, um in einer angemessenen Zeit gelöst zu werden, was mit traditionellen Computern oft nicht möglich ist.
HPC-Systeme bestehen normalerweise aus mehreren Knoten, die wiederum aus mehreren Prozessoren oder „Cores“ bestehen. Diese Cores bzw. HPC-Cluster arbeiten gleichzeitig an einem Problem, einem Prozess, der als „Parallelverarbeitung“ bezeichnet wird. Jeder Knoten kann auf seinen eigenen lokalen Speicher zugreifen und durch ein Netzwerk mit den anderen Knoten verbunden sein. Diese cloud-basierte Zusammenstellung ermöglicht es den Computern, gemeinsam an Aufgaben zu arbeiten und die Rechenleistung zu steigern.
HPC wird in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, darunter Wettervorhersagen, Klimaforschung, Quantenmechanik, Molekularmodellierung, künstliche Intelligenz (KI), Big Data-Analyse und mehr. Beispielsweise verwenden Klimawissenschaftler HPC-Lösungen, um komplexe Klimamodelle zu erstellen und die Auswirkungen des Klimawandels zu simulieren. Ähnlich unterstützt HPC Pharmaunternehmen dabei, neue Medikamente zu entdecken und zu testen, was den Prozess beschleunigt und effizienter macht.
Ein entscheidender Faktor für HPC-Anwendungen ist die Interkonnektivität oder das Netzwerk, das die Knoten der IT-Infrastruktur verbindet. Hohe Bandbreite und geringe Latenz sind wesentlich, um eine effiziente Kommunikation und Koordination zwischen den Knoten zu ermöglichen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist das Management der Ressourcen, die Verteilung der Rechenaufgaben auf die verschiedenen Knoten und die Verwaltung von Speicher und Daten.
Trotz seiner Leistungsfähigkeit hat HPC auch Herausforderungen. Die Skalierbarkeit ist eine solche Herausforderung, da es komplex ist, die Effizienz aufrechtzuerhalten, wenn die Anzahl der Knoten zunimmt. Auch der Energieverbrauch und die Kühlung sind bei HPC ein wichtiges Anliegen. Supercomputer verbrauchen erhebliche Mengen an Energie und erzeugen große Mengen an Wärme, was spezielle Kühlsysteme erfordert.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass High Performance Computing die Fähigkeit ist, durch die Verwendung von Supercomputern und parallelen Verarbeitungstechniken komplexe und rechenintensive Probleme zu lösen. Trotz einiger Herausforderungen hat HPC die Fähigkeit, die Grenzen dessen, was technisch und wissenschaftlich möglich ist, ständig zu erweitern. Die parallele Verarbeitung riesiger Datenmengen pro Sekunde und maschinelles Lernen (Deep Learning) tragen dazu bei.
